维普资讯hp∥www.cqvip.cam 988 机械科学与技术 第27卷 采用图2所示细加工试验系统。超声发生器通过最大电解电流的需要。 是具有自动频率跟踪的正反馈放大器,如图2(a) 阴极振动 脉冲加工区 利用电子管工作的不稳定性产生原始工作信号,通 过L、C选频回路,选出有效信号,由电子管G2激励 放大,其信号频率为换能器的工作频率,电子管G3、 电源开通区 G4组成推挽功率放大器,调谐指示器可调节指示输 电源关断区 入功率,磁化电源提供换能器直流电流,以消除超声 振动倍频现象。用组合电加工方式制作的微细阴极 (a)超声振动与电解加电相位关系 用螺纹与变幅杆连接,用植物油耦合以减少能量损 失,换能器带动变幅杆作超声频振动。调节激振电 脉冲加电区基准电+ 容,将频率调至系统共振点,阴极端面可得到最大振 幅,如图2(b) 工件通过双面胶固定于绝缘工作台上,电解电 源引线正负极分别与微器件及阴极连接,采用(含 微细磨粒)钝化性电解液,加工产物可由超声振动 冲击波及“空化”效应及时带出加工区,同时更新电 (b)超声频交变电信号与基准电压 解液,因此采用“静态”滴注方式提供电解液即可 图4复合同步加电方式 (也可将加工区置于电解液)。在连通器压力油的 作用下,工件与工具阴极间保持一定的微压力,大小 改变电压比较器的基准电压可调节电解加电间 可由砝码微细精确调节。阴极与工件之间的间隙随隙,从而保持合理的微细电解加工间隙 设计构造的超声电解复合微细加工装置已得到 台在压力油的作用下自动向上位移微器件加工深专利授权。 由于加工间隙中有微细磨料(碳化硅、碳化硼 传感器可将电解电流信号通过数字存储示波器及等微粉)的阻断作用,阴极与工件不会产生电解短 PC机显示记录,用以调节复合微细加工过程参数, 路。当超声频交变电压大于比较基准电压(设为 保持系统工作在最佳状态。 Un)时,如图4(b),阴极振动将接近工件(对应小间 隙),如图4(a),开通电解电源,进行加电电解;当超 超声频交 声频交变电压小于比较基准电压时,阴极振动与工 变电信号电压比较器光电耦合器 件对应大间隙,切断电解电源,超声频振动作用排除 加工产物,更新电解液。因此此方式可实现微小间 隙的间歇式加工,可显著改善加工精度。 斩波信号22变幅杆与工具阴极设计制作 RAl Rs ll 指数型变幅杆夹持端 图3调制电路 图3为调制电路。系统共振时,超声发生器的 超声频交变电信号频率与阴极系统超声频振动频率 相同。调制电路将超声频交变电信号通过电平转 (a)指数形变幅杆及阴极体设计图 换,接入电压比较器比较输入端,改变电阻R3、R2的 大小可决定电压比较器基准电压,电压比较器输出 结果决定是否产生光电耦合作用。通过光电耦合作 用,使晶体三极管开关元件(或 MOSFET场效应管) 产生电解电源的斩波信号,从而使超声频振动与电 解电源的开通与关断保持微细加工所需的相位关 (b)制作指数形变幅杆照片 系。斩波管可多管并联,以满足加工中电解回路需 图5变幅杆与阴极装配图988 机 械 科 学 与 技 术 第 27卷 采用 图 2所示微 细加 工试 验 系统 。超声 发生 器 是具有 自动频率跟踪的正反馈放大器 ，如 图 2(a)， 利用 电子管工 作 的不 稳 定 性产 生 原 始 工 作 信 号 ，通 过 L、c选频回路，选出有效信号 ，由电子管 G：激励 放大，其信号频率为换能器的工作频率 ，电子管 G G。组成 推挽功率 放 大器 ，调 谐 指示 器 可 调 节指 示 输 入功率 ，磁化电源提供换能器直流电流 ，以消除超声 振 动倍频现象 。用 组合 电加工 方 式制作 的微 细 阴极 用 螺纹与 变幅杆 连接 ，用 植 物 油 耦 合 以 减少 能 量 损 失 ，换 能器带 动 变 幅杆 作 超声 频 振 动 。调 节 激 振 电 容 ，将 频率 调至系 统共振 点 ，阴极 端面 可得 到最大 振 幅 ，如 图 2(b)。 工件 通过 双 面胶 固定 于绝 缘 工作 台上 ，电解 电 源引线正负极分别与微 器件及 阴极连接 ，采用 (含 微细 磨粒 )钝 化 性 电解 液 ，加 工 产 物 可 由超 声 振 动 冲击 波及 “空化 ”效应 及 时带 出加 工 区 ，同 时更 新 电 解液 ，因此 采用“静态 ”滴注方式 提供 电解 液 即可 (也可 将加 工 区置 于 电解 液 )。在 连通 器 压力 油 的 作用 下 ，工件 与工具 阴极 间保持 一定 的微 压力 ，大小 可 由砝 码微细 精确 调节 。阴极 与工 件之 间 的间隙 随 超声频振动作周期性变化 ，随着加工深度增加 ，工作 台在压力油的作用下 自动向上位移 ，微器件加工深 度由 向测微仪给出。在电解电源线路 中串入电流 传感器，可将电解电流信号通过数字存储示波器及 PC机 显示 、记录 ，用 以调 节复 合微细 加 工过 程参 数 ， 保持系统工作在最佳状态 。 图 3 调制 电路 开关元 件 斩波信 号 图 3为调制电路。系统共振时，超声发生器 的 超声频交变电信号频率与阴极系统超声频振动频率 相同。调制 电路将超声频交变 电信号通过 电平 转 换 ，接入电压 比较器 比较输入端 ，改变电阻 ：的 大小 可决定 电压 比较器 基 准 电压 ，电压 比较 器输 出 结 果决 定是 否产生光 电耦 合作 用 。通过 光 电耦 合 作 用 ，使 晶体三极 管开关 元件 (或 MOSFET场效 应 管 ) 产生电解 电源的斩波信 号，从 而使超声频振动与 电 解电源的开通与关 断保持微 细加工所需 的相位关 系。斩波管可多管并联 ，以满足加工 中电解 回路需 通 过最大 电解 电流 的需要 。 (a)超声振动 与电解加 电相位关系 … 一 ÷脉冲加电．区…__基 电且￡ 一 i ^ ·^ !『 ·^ ^ I‘_^ ^ ^ ^ 、 ／、 ：／、 ：rI ：／、 ， 、 ，、 ，、 ，、 ，、 … U… … … ：… … }-， f＼：／ l／W l／＼ ● ● ● I ● ● ● ● t ● _ ● ● ● ● ● ● _ (b)超声频 交变 电信号与基准 电压 图 4 复合同步加 电方式 改变 电压 比较器 的基 准 电压可 调节 电解加 电间 隙 ，从 而保 持合理 的微 细 电解 加工 间隙 。 设 计构 造 的超 声 电解 复合微 细加 工装 置 已得到 专利 授权 。 由于加工间隙中有微细磨料 (碳化硅、碳化硼 等微粉 )的阻 断 作 用 ，阴 极 与 工 件 不 会 产 生 电解 短 路。当超声频 交变 电压 大于 比较基准 电压 (设为 u )时，如图 4(b)，阴极振动将接近工件(对应小问 隙 )，如图 4(a)，开通 电解 电源 ，进行加 电电解 ；当超 声 频 交变 电压小 于 比较基 准 电压 时 ，阴极 振动 与 工 件 对应 大 间隙 ，切 断 电解 电源 ，超声 频振 动作用 排除 加 工产 物 ，更 新 电解 液 。因 此 此方 式 可 实 现微 小 间 隙的间歇式加工 ，可显著改善加工精度。 2．2 变 幅杆 与工具 阴极 设计 制 作 (a)指数形变幅杆及 阴极体设计 图 (b)制作指数形变 幅杆照片 图 5 变幅杆与 阴极装配 图 维普资讯 http://www.cqvip.com