1.一种超声调制微细电化学加工实验系统,其特征是,包括超声振动系统、电解加工系统、同步斩波系统、伺服进给系统、短路保护系统、电解液循环系统、在线参数调节系统、PLC装置(30);
所述超声振动系统包括超声电源(2)、压电式换能器(9)、压电陶瓷片(10)、变幅杆(11)、工具电极(13);所述电解加工系统包括数字存储示波器(3)、脉冲电源(4)、限流电阻(5)、电流传感器(6)、电压传感器(27)、加工工件(16);所述同步斩波系统包括同步斩波器(8)、激光微位移传感器(12)、超声振动测量基准片(14);
所述伺服进给系统包括Z进给机构、X进给机构(24)、Y进给机构(25)、电机驱动器(31)、升降台(22)、工作台(15)、位移传感器(19),所述Z进给机构包括伺服电机(23)、减速器、滚珠丝杠(21);所述短路保护系统设有电磁阀开关(7);
所述电解液循环系统包括温度传感器(28)、电导率传感器(29)、纯净水(32)、电解质(33)、储液槽(37)、出液管(39)、进液管(40);所述在线参数调节系统设有控制计算机(1);
所述超声振动系统中,压电式换能器(9)与超声电源(2)连接,变幅杆(11)一端与压电陶瓷片(10)连接,另一端连接工具电极(13),超声电源产生连续可调的超声频交变电信号,经过压电式换能器、压电陶瓷片和变幅杆转换放大后传递至工具电极,工具电极的端面产生同频超声频机械振动,并作用于加工工件(16),加工工件置于设有电解液的工作台(15)内;
所述电解加工系统中,限流电阻(5)串联在电解加工系统中,可调节单个脉冲放电能量,其分别连接变幅杆与脉冲电源;所述脉冲电源(4)还分别连接数字存储示波器(3)、电流传感器(6),电流传感器也连接于数字存储示波器,并将电解加工系统中的电流信号转换为电压信号,由数字存储示波器(3)进行显示、测量、存储,用数字存储示波器的两个通道,可观测超声振动位置与电源加电电压的同步精度与变化情况;数字存储示波器(3)与控制计算机(1)连接,数字存储示波器的电信号可由串行口传送到控制计算机中显示、处理;电压传感器(27)一端连接PLC装置(30),另一端连接工具电极(13)与加工工件(16),可测得电解加工时的极间电压值;
所述同步斩波系统中,激光微位移传感器(12)位于超声振动测量基准片(14)上方,并与同步斩波器(8)连接,对工具电极(13)位置进行动态快速测量,将其转换为包含超声振动频率、相位、幅值信息的电信号传送给同步斩波器(8);同步斩波器产生关闭与开通的斩波信号,控制所述电解加工系统的开通与关断,使电解加电与所述工具电极的超声频振动实现同频、同步,提高电解加工工件的效率;
所述伺服进给系统中,还包括支撑架(18)、装置底座(26),X进给机构(24)固定于Y进给机构(25),Y进给机构固定于装置底座,支撑架置于工作台下方,并固定于X进给机构(24)上;Z进给机构的伺服电机(23)安装于支撑架内,与减速器配套使用,伺服电机(23)由电机驱动器(31)驱动运行,电机驱动器连接于PLC装置(30);所述升降台(22)、滚珠丝杠(21)均置于支撑架的内部空腔,滚珠丝杠(21)穿过升降台中部与伺服电机连接,并在伺服电机的驱动下,带动升降台上下移动;所述工作台(15)正下方设有工作台底座(17),工作台底座插入支撑架的内部空腔,并置于升降台上方,升降台上下移动,带动工作台作Z向进给移动,工作台(15)下方设置有可实现检测升降距离变化的位移传感器(19),该位移传感器连接于PLC装置(30);
所述短路保护系统中,电磁阀开关(7)分别连接电流传感器(6)、同步斩波器(8),且电磁阀开关与电流传感器一并连接于PLC装置(30),一旦电流传感器检测到电解短路信号,PLC装置(30)通过电磁阀开关使所述电解加工系统断电,防止因短路对工具电极(13)或加工工件(16)的损坏,起到了短路保护的作用;
所述电解液循环系统中,温度传感器(28)与电导率传感器(29)用于检测工作台(15)内电解液的温度与分析电解液的电解质的成分对比,且两传感器均连接于PLC装置(30),纯净水(32)与电解质(33)的容器下分别设有纯净水电磁阀开关(34)、电解质电磁阀开关(35);工作台(15)与储液槽(37)通过出液管(39)与进液管(40)连接,出液管上设有出液管电磁阀开关(36),进液管上设有离心泵(42)与过滤器(41),离心泵由泵用电动机(43)控制,泵用电动机、纯净水电磁阀开关、电解质电磁阀开关、出液管电磁阀开关均连接于PLC装置(30),进液管与出液管的端口分布于储液槽(37)内两端,两端口之间设有过滤网(38),有效过滤掉电解加工排除的颗粒杂物;
所述在线参数调节系统中,控制计算机(1)连接超声电源(2)、数字存储示波器(3)、激光微位移传感器(12)、PLC装置(30),控制计算机通过实时采集实验加工过程数据,对加工过程进行实时参数数据的调节,进而控制超声振动系统、电解加工系统、同步斩波系统、伺服进给系统、短路保护系统、电解液循环系统,通过对整个实验系统实时在线参数配置,实现对实验系统的控制调节。
2.根据权利要求1所述的超声调制微细电化学加工实验系统,其特征是,所述工作台底座(17)底端外壁与支撑架(18)的空腔内壁间隙配合,工作台底座的底端面与升降台(22)之间设有橡胶垫圈(20),以避免冲击力造成相互的损坏。
3.根据权利要求1所述的超声调制微细电化学加工实验系统,其特征是,所述电磁阀开关(7)为常闭开关,灵敏度高,起到短路快速切断作用。
4.根据权利要求1所述的超声调制微细电化学加工实验系统,其特征是,所述离心泵(42)优选多级离心泵。
5.根据权利要求1所述的超声调制微细电化学加工实验系统,其特征是,所述工作台(15)与储液槽(37)选用防腐蚀强的花岗岩或耐蚀水泥制作。
6.根据权利要求1所述的超声调制微细电化学加工实验系统,其特征是,所述过滤网(38)采用筛孔尺寸为Φ0.07-0.15mm的尼龙丝网。
7.根据权利要求1所述的超声调制微细电化学加工实验系统,其特征是,所述电解质优选硝酸钠,电解液选用质量分数为5%的硝酸钠水溶液,其中均参入碳化硼W10微粉。