高速精密型電化學(xué)加工機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電化學(xué)加工機(jī)，尤其是涉及高速及高精密技術(shù)的電化學(xué)加工機(jī)，是一種更高層次的電化學(xué)加工。高速精密型電化學(xué)加工機(jī)能夠確保在細(xì)小的部件上實(shí)現(xiàn)更高精度的圖像，亦可進(jìn)行模具拋光，使工件的表面光潔度更趨完美。
【背景技術(shù)】
[0002]年8月21日公布的中國專利申請CN103252543A公開了一種超薄工件的電解加工方法及裝置，屬于精密微細(xì)電化學(xué)加工領(lǐng)域。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽極溶解的原理，運(yùn)用納米電極對懸掛在電解液液膜中的超薄工件進(jìn)行納米電解加工，避免了裝夾時(shí)由于工件自身的剛性不足而產(chǎn)生形變，致使產(chǎn)生形狀誤差等問題。
[0003]傳統(tǒng)的電化學(xué)加工機(jī)不能自動(dòng)調(diào)整工件的加工參數(shù)及進(jìn)級(jí)量，而是加工距離固定。而且傳統(tǒng)的電化學(xué)加工機(jī)電極棒難以令加工電極與工件之間的工作間隙變小，從而大大影響加工速度和表面光滑度。
[0004]另外，傳統(tǒng)的電化學(xué)加工機(jī)通常采用以磷酸為主要的電解液，不但對人體有害，廢液亦需處理后才能排放，而且加工時(shí)，電解液需要加熱至90度，加工電流亦甚為巨大，故對于工業(yè)應(yīng)用極不環(huán)保。
[0005]傳統(tǒng)的電化學(xué)加工機(jī)通常只應(yīng)用在工件表面拋光，去毛邊和導(dǎo)角，因其加工精度比較差，不能加工復(fù)雜外形，亦無法作精微成型或精密加工。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上情況，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題之一是提供一種改善加工精度的電化學(xué)加工機(jī)，其包括:數(shù)碼控制系統(tǒng)；電解液；用于對工件加工且能被浸入到所述電解液中的陰電極和陽電極；偏心輪式結(jié)構(gòu)，其由所述數(shù)碼控制系統(tǒng)控制，以便用搖臂連接塊配合導(dǎo)柱帶動(dòng)所述陰電極以高頻振動(dòng)方式在所述電解液中垂直上下振動(dòng)，其中所述陰電極的導(dǎo)通脈沖電流及振動(dòng)頻率由所述數(shù)碼控制系統(tǒng)控制和調(diào)整。通過該方案實(shí)現(xiàn)了在細(xì)小部件上實(shí)現(xiàn)高精度加工。不但能實(shí)現(xiàn)在工件表面拋光、去毛邊和導(dǎo)角，而且還改善了加工精度和加工復(fù)雜外形，以及對工件作精微成型或精密加，確保工件加工準(zhǔn)確。
[0007]根據(jù)所述的電化學(xué)加工機(jī)的一種改進(jìn)方案，所述數(shù)碼控制系統(tǒng)按照所述陰電極和陽電極之間放電的導(dǎo)通和關(guān)斷比來調(diào)整相應(yīng)的加工參數(shù)并由此調(diào)整加工進(jìn)級(jí)量。通過采用人工智能式進(jìn)級(jí)，可根據(jù)放電的實(shí)時(shí)狀態(tài)按比例調(diào)整進(jìn)級(jí)量，將電極和工件之間的間隙保持在某個(gè)進(jìn)級(jí)上，而且可通過調(diào)整電極的振動(dòng)頻率及脈沖的開關(guān)時(shí)間，以配合不同的加工要求。優(yōu)選地，所述加工參數(shù)包括所述陰電極的導(dǎo)通脈沖電流、振動(dòng)頻率和/或所述陰電極與所述工件之間的距離。
[0008]根據(jù)所述的電化學(xué)加工機(jī)的一種改進(jìn)方案，所述數(shù)碼控制系統(tǒng)用于在加工開始時(shí)使用粗加工參數(shù)而實(shí)施大電流加工，在加工接近完成時(shí)自動(dòng)縮短所述陰電極與工件之間的距離，將所述陰電極和工件之間的間隙保持在5 μ m內(nèi)，尤其是I μ m內(nèi)。從而大大提高精度和工件質(zhì)量，以令工件表面幼細(xì)光滑。
[0009]根據(jù)所述的電化學(xué)加工機(jī)的另一種改進(jìn)方案，在所述陰電極和/或陽電極上連接一個(gè)放電回路，該放電回路內(nèi)不設(shè)限流電阻，而采用超低內(nèi)阻的放電導(dǎo)線。通過該措施減少了電路功率損耗，能耗P趨近零，耗電量低，提高了加工工作效率。
[0010]根據(jù)所述的電化學(xué)加工機(jī)的又一種改進(jìn)方案，所述數(shù)碼控制系統(tǒng)包括以下器件:工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、脈寬調(diào)制PWM開關(guān)芯片、模擬隔離器、模數(shù)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和/或復(fù)雜可編程邏輯裝置CPLD(ComplexProgrammable Logic Device) o在所述器件之間可以由實(shí)時(shí)全閉式的脈沖傳輸線路相連接。
[0011]優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于實(shí)時(shí)監(jiān)視加工時(shí)流過所述陰電極和/陽電極的電流，以便在出現(xiàn)電弧時(shí)由所述數(shù)碼控制系統(tǒng)關(guān)閉被施加給所述陰電極和/陽電極的脈沖信號(hào)。數(shù)碼控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢查電極反饋信號(hào)以保護(hù)電極，當(dāng)出現(xiàn)電弧時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)關(guān)閉被輸入給加工電極的脈沖信號(hào)，并加大下次休止時(shí)間。在休止時(shí)間開始時(shí)自動(dòng)調(diào)整電壓，將電壓保持穩(wěn)定。
[0012]根據(jù)所述的電化學(xué)加工機(jī)的一種改進(jìn)方案，所述偏心輪式結(jié)構(gòu)是可更換的偏心輪式結(jié)構(gòu)，和/或所述工件位于所述陽電極上。所述陰電極的振動(dòng)頻率可以為1Hz至100Hz，而振幅可小到0.1mm,可更換偏心輪令振幅增加至0.6mm。由于采用偏心輪設(shè)計(jì)，電極能在加工時(shí)不停振動(dòng)，可提高電解質(zhì)的交換率，從而效率得以提升。
[0013]根據(jù)所述的電化學(xué)加工機(jī)的再一種改進(jìn)方案，采用NaNO3取代舊式的磷酸溶液作電解液。該電解液對人體無害，而且廢液無需特殊處理，因?yàn)榻?jīng)過電解后只會(huì)產(chǎn)生氫氣、氫氧化鈉和硝酸金屬化合物。溶液濃度可以為30g/L，加工電流亦可以在100A內(nèi)。當(dāng)然也可以采取其它溶液濃度和加工電流參數(shù)。因此電解液可循環(huán)再用，十分環(huán)保。
[0014]總之，本實(shí)用新型可帶來的有益效果包括:可以提高加工速度，人工智能方便調(diào)控，令工件更精密更光潔，同時(shí)能減低消耗。
[0015]下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例來詳細(xì)講述本實(shí)用新型。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的高精密型電化學(xué)加工機(jī)的結(jié)構(gòu)說明圖，
[0017]圖2是本實(shí)用新型的高精密型電化學(xué)加工機(jī)的電路板，
[0018]圖3是本實(shí)用新型的高精密型電化學(xué)加工機(jī)的電壓波形圖，
[0019]圖4是本實(shí)用新型的高精密型電化學(xué)加工機(jī)的放電電路圖，以及
[0020]圖5是本實(shí)用新型的高精密型電化學(xué)加工機(jī)的保持電壓電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在圖1中示出了本實(shí)用新型的高精密型電化學(xué)加工機(jī)的示意性機(jī)械結(jié)構(gòu)，其中該偏心輪式結(jié)構(gòu)由軸承1、驅(qū)動(dòng)軸2、偏心軸3及外殼6組裝而成。同時(shí)在該偏心輪式結(jié)構(gòu)上加裝一個(gè)搖臂連接塊7以使得偏心輪沒有虛位，從而確保由偏心輪帶動(dòng)的電極5行位準(zhǔn)確。這里，虛位是指偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能帶動(dòng)電極5移動(dòng)到左/右面，從而導(dǎo)致電極5在上下方向上的行位不正確。根據(jù)本實(shí)用新型，為了保證偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電極5只有上下方向的振動(dòng)而沒有左右移動(dòng)，使用搖臂連接塊7連接電極5，而且搖臂連接塊7配合導(dǎo)柱4使得電極5不會(huì)左右移動(dòng)。通過該方式，實(shí)現(xiàn)了偏心輪沒有虛位，從而能夠減少電極5與被加工工件之間的加工間隙，并保持電流暢通和提高電解質(zhì)的交換率。通常，振動(dòng)的電極5是陰極，而被加工的工件位于陽極上(沒有在圖中示出)。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型，上述偏心輪式結(jié)構(gòu)配合導(dǎo)柱4可以使電極5按給定的振動(dòng)頻率垂直上下移動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)按高頻振動(dòng)方式加工工件，其中施加給電極5的脈沖電流、該電極5的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度均可通過數(shù)碼控制系統(tǒng)控制和調(diào)整。偏心輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)都可以帶動(dòng)電極5上下振動(dòng)。為便于使用，所述偏心輪式結(jié)構(gòu)可以優(yōu)選采用可更換的偏心輪式結(jié)構(gòu)。當(dāng)然也可以是固定的結(jié)構(gòu)。
[0023]在機(jī)械上，由馬達(dá)經(jīng)諸如皮帶的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)位于圖1上方的螺桿，致使偏心輪配合導(dǎo)柱4上下移動(dòng)，從而也帶動(dòng)與偏心輪連接的電極5做上下運(yùn)動(dòng)。這樣，陰電極5的振動(dòng)結(jié)構(gòu)采用了優(yōu)選為可更換式的偏心輪設(shè)計(jì)，偏心輪沒有虛位保證了工件能準(zhǔn)確地進(jìn)行高精度加工。另一方面，陰電極5的振動(dòng)頻率優(yōu)選為1Hz至100Hz，而振幅優(yōu)選為0.1mm，可更換式偏心輪可使振幅增加至0.6_。由于采用偏心輪設(shè)計(jì)，電極能在加工時(shí)不停振動(dòng)，可提高電解質(zhì)的交換率，以提高加工效率。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的高智能高精密型電化學(xué)加工機(jī)，其采用NaNO3溶液作電解液。該電解液對人體無害，經(jīng)過電解后，只會(huì)產(chǎn)生氫氣、氫氧化鈉和硝酸金屬化合物，而廢液亦無需特殊處理。電解液可循環(huán)再用而且耗電量低，故十分環(huán)保。這是非常有利的，極適于環(huán)保的工業(yè)用途。例如，該電解液的溶液濃度可以優(yōu)選為30g/L，加工電流亦可以優(yōu)選在100A內(nèi)。
[0025]在圖1所示的機(jī)械結(jié)構(gòu)上，按照本實(shí)用新型可以實(shí)施以下的電化學(xué)加工機(jī)，其包括:數(shù)碼控制系統(tǒng)；電解液；用于對工件加工且能被浸入到所述電解液中的陰電極5和陽電極。所述電化學(xué)加工機(jī)還包括偏心輪式結(jié)構(gòu)1、2、3、6，其由所述數(shù)碼控制系統(tǒng)控制，以便用搖臂連接塊7配合導(dǎo)柱4帶動(dòng)所述陰電極5以高頻振動(dòng)方式在所述電解液中垂直上下振動(dòng)，其中所述陰電極5的導(dǎo)通脈沖電流及振動(dòng)頻率由所述數(shù)碼控制系統(tǒng)控制和調(diào)整。
[0026]圖2示出了本實(shí)用新型的高精密型電化學(xué)加工機(jī)的電路板的具體線路布局。在