一种脉冲电流与振动匹配进给装置的制作方法

本发明涉及一种用于非传统加工领域的电解加工脉冲电流与振动匹配进给装置和方法，主要用于脉冲电流振动进给精密电解加工。

背景技术：

目前机械制造所使用的加工可分为传统机械加工和非传统加工。

传统机械加工是靠刀具材料比工件材料硬，利用机械能把工件上多余的材料切除的，一般情况下是可行的。但是，当工件材料愈来愈硬、加工表面愈来愈复杂的情况下，传统机械加工则会限制生产率和影响加工质量，有时甚至无法加工；如果工件的壁厚愈来愈小(壁厚小于0.5毫米)，由于传统的机械加工存在机械力的作用，很容易损坏被加工工件，难以完成加工任务。

非传统加工即特种加工，实现用软的工具加工硬的工件，主要是采用电、化学、光、声和热等能量来进行加工，而且加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。在特种加工方法中，电火花加工精度高，但加工效率低；电解加工的效率高，但加工精度差。为了提高电解加工的精度，本发明采用了脉冲电流与振动匹配进给的方案。

电解加工是一种非接触加工，加工中阴极和阳极间必须保持一定的间隙。在加工过程中间隙中冲满电解液，由于电解加工阳极溶解的产物全部溶解在电解液中，如果加工间隙中的电解液不能及时更新，将使电解加工无法正常进行，甚至在小间隙加工中产生短路现象。另一方面，直流电源电解加工将产生杂散腐蚀，使不需要加工的部位也发生电解加工现象，严重影响加工精度。因此，为了提高电解加工的精度，必须采用脉冲电流与振动匹配进给的方法。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种脉冲电流与振动匹配进给装置。

本发明的技术方案如下：

一种脉冲电流与振动匹配进给装置，包括外壳以及设置于外壳内的凸轮和滑块，所述凸轮的上部与电动机相连，使凸轮随电动机旋转，所述滑块的上部设有凹槽，凸轮下部活动套设于滑块上部的凹槽中，凸轮上设置有轮廓曲线，滑块上安装有柱销，所述柱销限位于凸轮的轮廓曲线内，使凸轮的旋转运动转化为滑块的上下振动，在滑块上还设置有永磁铁，在滑块向下振动的最低位置处的外壳内部设置有霍尔开关，当滑块向下振动到最低位置时，霍尔开关发出电压信号给驱动模块，使脉冲电源发出分组高频脉冲。

作为本发明的进一步改进，在滑块运动至最低位置时，电解加工蚀除速度最高，脉冲电源发高频分组脉冲，使前半个振动周期用于电解加工；在机械振动的后半个周期，滑块向上运动，阴极和阳极间距变大，电解加工蚀除速度变慢，脉冲电源不发脉冲电流。

作为本发明的进一步改进，所述外壳包括侧壁和固定于侧壁两端的端盖，两端盖上分别设置有通孔，上端盖上的通孔用于使凸轮的上部穿过，下端盖上的通孔用于使滑块的下部穿过，上端盖固定于电解加工机床的横梁。

作为本发明的进一步改进，所述上端盖与横梁之间还设置有金属阻尼材料层。

作为本发明的进一步改进，所述滑块上还设置有用于安装阴极时的定位和内喷电解液的密封的锥孔。

本发明的有益效果如下：

本发明采用脉冲电流与振动匹配进给的装置，振动进给可以有效更新加工间隙的电解液，脉冲电流与振动匹配进给，使阴极振动进给至阳极最近处脉冲电源发脉冲，此时，由于加工间隙最小，阳极溶解速度最高；当阴极振动离开阳极时，此时，加工间隙开始增加，阳极溶解速度开始减慢，电解液可以快速更新，脉冲电源不发脉冲，这样可以减少杂散腐蚀，减少能源消耗，从而提高电解加工的精度。

附图说明

图1是本发明脉冲电流与振动匹配进给装置的结构示意图。

图2是分组脉冲电流波形和振动位移曲线关系图。

图中：1、凸轮；1-1、凸轮轮廓曲线；1-2、锥孔；2、滑块；3、圆柱销；4、永磁铁；5、霍尔开关；6、驱动模块；7、脉冲电源；8、螺栓；9、第一金属阻尼材料；10、第二金属阻尼材料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明一种脉冲电流与振动匹配进给装置，如图1所示。

凸轮1和滑块2组成一机械振动机构，凸轮1旋转带动滑块2上下振动，圆柱凸轮1上加工有2条完全相同的凸轮轮廓曲线1-1，滑块2上安装有2个圆柱销3，使滑块2受力对称。滑块2上的锥孔1-2用于安装阴极时的定位和内喷电解液的密封。螺栓8用于安装本装置到电解加工机床的横梁，第一金属阻尼材料9和第二金属阻尼材料10可以隔离振动，消除机械振动对电解加工机床的影响。在滑块2上装有一块永磁铁4，当滑块2向下振动到最低位置时，霍尔开关5发出一电压信号给驱动模块6，使脉冲电源7发出分组高频脉冲，见图2。

由图2可见，在滑块2运动至最低位置时(阴极和阳极相距最近)，电解加工蚀除速度最高，脉冲电源发高频分组脉冲，这样前半个振动周期用于电解加工。在机械振动的后半个周期，滑块2向上运动，阴极和阳极间距开始变大，电解加工蚀除速度开始变慢，脉冲电源不发脉冲电流，可以节省能源，消除电解杂散腐蚀，这时机械振动的后半个周期主要用于电解液的更新。

实施例以一台五轴联动数控高速雕铣机床为基础，研制了一台五轴联动数控电解加工样机，该装置被安装在电解加工样机的横梁上，实现了脉冲电流振动进给电解加工。

本实施例机械振动的振幅是1mm，频率是25hz，高频脉冲电流的频率是18khz。在振动位移曲线设计时，在前半个振动周期的80％时间设计成水平直线，这样可以增加有效加工时间，提高加工效率。在后半个振动周期的80％时间设计成水平直线，这样增加了电解液通过的时间、扩大了电解液通道，有利于电解液的更新。

根据加工需要，机械振动的振幅可以通过改变凸轮轮廓曲线来实现，一般机械振动的振幅是1-5mm，高频脉冲电流的有效频率是10-100khz。

综上所述，本发明为了提高电解加工的精度，采用脉冲电流与振动匹配进给装置。阴极振动进给可以有效快速更新加工间隙中的电解液。脉冲电流与振动匹配进给方法是：当阴极振动进给至阳极最近处脉冲电源发脉冲，此时，加工间隙最小，阳极溶解速度最高；阴极振动离开阳极时，此时，加工间隙开始增加，阳极溶解速度开始减慢，电解液可以快速更新，脉冲电源不发脉冲，这样可以减少杂散腐蚀，减少能源消耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种脉冲电流与振动匹配进给装置，包括外壳以及设置于外壳内的凸轮和滑块，凸轮的上部与电动机相连，滑块的上部设有凹槽，凸轮下部活动套设于滑块上部的凹槽中，凸轮上设置有轮廓曲线，滑块上安装有柱销，柱销限位于凸轮的轮廓曲线内，使凸轮的旋转运动转化为滑块的上下振动，在滑块上还设置有永磁铁，在滑块向下振动的最低位置处的外壳内部设置有霍尔开关，当滑块向下振动到最低位置时，霍尔开关发出电压信号给驱动模块，使脉冲电源发出分组高频脉冲。本发明可以有效更新加工间隙的电解液，脉冲电流与振动匹配进给，使阴极振动进给至阳极最近处脉冲电源发脉冲，从而减少杂散腐蚀，减少能源消耗，提高电解加工的精度。

技术研发人员：干为民;朱红;朱烨;徐波;许泽刚;金祥曙
受保护的技术使用者：常州工学院
技术研发日：2017.07.17
技术公布日：2017.11.07