[发明专利]一种应用于复杂曲面的阵列磨头电极超声辅助电解磨削装置及方法

说明书

本发明涉及一种应用于复杂曲面的阵列磨头电极超声辅助电解磨削装置，包括气压反馈调节系统、机床传动系统、连接于机床传动系统上的超声阵列磨头工具电极；所述机床传动系统上安装有电解液循环系统，电解液循环系统上布设有夹具，夹具通过螺钉固定连接有待加工工件；本发明实现对复杂曲面工件的电解磨削加工；超声能场辅助加工促进电解产物的排出，加快电解液的循环，改善电解区域电场分布，提高加工精度；从而阵列磨头电极超声辅助电解磨削可实现高精度、高效率的复杂曲面光整加工。

技术领域

本发明涉及超声辅助电解磨削技术领域，具体是一种应用于复杂曲面的阵列磨头电极超声辅助电解磨削装置及方法。

背景技术

随着航空航天、汽车、电子、模具等工业领域的快速发展，表面结构复杂且表面质量要求高的零部件需求日益增多，例如航空发动机的叶片、复杂三维曲面的模具工件等。对于该类复杂曲面的表面光整加工、去毛刺等问题仍面临操作复杂，加工效率低等问题。电解加工是通过阴阳极间电化学反应实现对材料离子层次的去除，加工过程不受加工材料硬度和强度的影响，适用于难加工金属的加工，且无工具损耗，不会产生热应力以及机械应力可能带来的微裂痕和毛刺，加工表面光整，但在工件表面易产生钝化层。机械磨削加工难加工金属时，磨粒容易磨损脱落，磨削比降低，加工硬化严重，工件表面易被研磨热损坏，导致局部烧伤或微裂纹。

针对上述技术问题，故需要进行改进。

发明内容

为了克服难加工材料复杂曲面光整加工加工难度高、加工效率低、加工精度低等问题，本发明提供了阵列磨头电极气压反馈超声辅助电解磨削复合加工方法及装置，揉合了电解加工、机械磨削加工和超声辅助加工技术，同时使用阵列磨头电极与气压反馈调节结构，主要应用于难加工材料复杂曲面工件的型面电解磨削加工，可实现高精度、高效率的复杂曲面光整加工。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种应用于复杂曲面的阵列磨头电极超声辅助电解磨削装置，包括气压反馈调节系统、机床传动系统、连接于机床传动系统上的超声阵列磨头工具电极；所述机床传动系统上安装有电解液循环系统，电解液循环系统上布设有夹具，夹具通过螺钉固定连接有待加工工件。

作为本发明的一种优选方案，所述机床传动系统包括机床床身、装配于机床床身上的Z轴导轨、X轴导轨和Y轴导轨，其中，Z轴导轨上装配有高速转台；超声阵列磨头工具电极通过螺钉实现与高速转台同轴连接。

作为本发明的一种优选方案，所述超声阵列磨头工具电极包括从上至下依次布设的气体快接接头、垫圈、后端盖、压电陶瓷组、前端盖和变幅杆；垫圈、后端盖、压电陶瓷组、前端盖和变幅杆中穿插有螺栓，气体快接接头通过螺纹连接至后段预置螺纹孔的螺栓上。

作为本发明的一种优选方案，所述超声阵列磨头工具电极还包括有压力传感器、连接体、限位块、弹簧固定壳、多个磨头电极和弹簧；变幅杆前端布设有压力传感器；变幅杆、连接体、弹簧固定壳依次通过螺纹与变幅杆装配，弹簧套在磨头电极上，且弹簧末端抵在限位块处，限位块在限制磨头电极向上运动过量的同时可以承载弹簧向上的弹簧力；气体快接接头上端通过调压阀与空气压缩机相连，下端与螺栓相连，使空气压缩机产生的气体通过螺栓通孔与变幅杆通孔进入至变幅杆前端，气体推动磨头电极向下，与弹簧施对磨头电极向上的作用力共同作用，通过压力传感器反馈信息调节调压阀，实现电解磨削加工时磨削压力的控制。

作为本发明的一种优选方案，所述磨头电极前端附加金刚石磨粒涂层。

作为本发明的一种优选方案，所述磨头电极阵列安装于变幅杆前端，其中，磨头电极的数量为13根，磨头电极直径为1mm，总长度为30mm。

作为本发明的一种优选方案，所述气压反馈调节系统包括空气压缩机、调压阀和压力传感器，其中，压力传感器安装于超声变幅杆前端，根据压力传感器反馈信息实时调节调压阀，对磨削压力进行控制。

作为本发明的一种优选方案，所述待加工工件为导电金属材料，其中，导电金属材料为铁或铜。