一種基于介電泳效應的微小孔精密加工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及精密加工技術領域，尤其是一種基于介電泳效應的微小孔精密加工。
【背景技術】
[0002]隨著微機電系統(tǒng)在航空航天、國防、電子工業(yè)等領域的廣泛應用，系統(tǒng)部件逐步向精密化、微型化方向發(fā)展，對采用難加工材料如高溫合金、鈦合金、高強度高硬度耐熱鋼、陶瓷、硬質(zhì)合金、金剛石、碳纖維復合材料板等系統(tǒng)部件上微小孔的精密加工也越來越困難。為解決難加工材料微小孔精密加工的技術難題，新的加工方法不斷被探索。
[0003]微小孔的精密加工方法可分為三大類:機械加工、特種加工和復合加工。機械加工主要包括機械鉆削加工、磨削加工、沖微孔加工和擠壓珩磨加工。特種加工主要有電化學加工、電火花加工、激光加工、超聲加工、電子束加工、離子束加工和高壓水射流加工。復合加工是指將兩種或兩種以上微小孔加工方法進行復合，取長補短，從而形成新的加工工藝。
[0004]機械加工微小孔精度和效率受加工工具的形狀和尺寸精度、機床精度影響；電子束加工、離子束加工微小孔，需要一整套專用設備和真空系統(tǒng)，價格昂貴；電火花加工方法，只能加工導電材料，不能加工非導電材料，加工成本高，電極制備困難；
[0005]實際微小孔精密加工，要從加工成本、加工材料、加工形狀、精度要求、生產(chǎn)規(guī)模等方面進行綜合考慮，最終選擇合適的加工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的微小孔加工方法的無法同時兼顧高精度、高效率和高一致性的不足，本發(fā)明提供一種能實現(xiàn)高精度、高效率和高一致性的基于介電泳效應的微小孔精密加工方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]一種基于介電泳效應的微小孔精密加工方法，實現(xiàn)該方法的裝置包括激振器，所述激振器下安裝有變幅振動桿，所述的變幅振動桿端部為球形，壓在作用壓板上，所述作用壓板下壓著孔形沖擊件，所述孔形沖擊件置于孔形沖擊件保持架孔內(nèi)，所述孔形沖擊件保持架由定位圓柱銷定位，所述定位圓柱銷安裝在工作臺上，所述孔形沖擊件下方為被加工工件，所述工件安放在基準工作臺板上，所述基準工作臺板安裝在液壓活塞上，所述液壓活塞工作能力受控于液壓油腔油壓，所述液油腔油壓受控于液壓力控制活塞和液壓油腔油量，所述工作臺上安裝有密封殼，用于防止加工時研磨液飛濺、并收集研磨液，所述密封殼上有研磨液輸入噴口和研磨液流回研磨液儲缸口 ；
[0009]所述的孔形沖擊件操持架上安裝第一電極板，所述第一電極板與交流電源的第一引出端連接，所述的基準工作臺板上安裝第二電極板，所述第二電極板與所述交流電源的第二引出端連接；所述的交流電源的電流輸入端與用于控制所述的交流電源的電壓與頻率的調(diào)頻調(diào)壓控制器連接；所述第一電極板與孔形沖擊件保持架絕緣安裝；所述第二電極板與所述基準工作臺板絕緣安裝；
[0010]所述激振器工作時，與之相聯(lián)的所述變幅振動桿壓在所述作用壓板上間接地對所述孔形沖擊件保持架孔內(nèi)的所述孔形沖擊件施加載荷和振動，調(diào)節(jié)液壓油腔內(nèi)油壓使得所述工件始終與所述孔形沖擊件保持恒定接觸狀態(tài)，從而實現(xiàn)工件上微小孔精密加工。
[0011]優(yōu)選的，在孔形沖擊件保持架上有多個數(shù)量的孔放置孔形沖擊件，滿足同時研磨出多個微小孔。
[0012]通過調(diào)節(jié)變幅振動桿高度，可改變孔形沖擊件進入微小孔的深度，從而能夠加工出不同深度微小孔。
[0013]改變孔形沖擊孔外形，可以加工出圓形、三角形、四邊形或其他形狀微小孔。
[0014]進一步，所述液壓油腔內(nèi)壓力通過兩方面調(diào)節(jié)，一方面通過油腔油量控制閥門控制液壓油儲油腔油進入液壓油腔油量，另一方面通過一個液壓控制活塞，控制活塞上套裝有砝碼，通過增加或減少砝碼進行液壓油腔壓力調(diào)節(jié)。
[0015]再進一步，所述加工裝置還包括研磨液循環(huán)系統(tǒng)，所述研磨液循環(huán)系統(tǒng)包括研磨液存儲缸，所述研磨液存儲缸安裝有研磨液輸送泵，所述研磨液輸送泵的出口分別與所述密封殼的研磨液輸入口噴嘴連通，所述噴嘴正對所述工件加工工位處，所述密封殼底部有研磨液出口，所述研磨液出口與研磨液存儲缸的回流口連通。
[0016]更進一步，所述激振器與控制其上下升降的升降機構(gòu)連接。
[0017]工作臺是可以實現(xiàn)前后方向和左右方向移動。
[0018]所述研磨液中的磨料為以下一種或兩種組合或兩種以上組合:金剛石、碳化硅、氧化鋁、碳化硼、二氧化硅、氧化鉻或氧化鍶。
[0019]根據(jù)工藝需要，調(diào)整研磨液流速和粘度。
[0020]本發(fā)明的技術構(gòu)思為:世界上的中性物質(zhì)都具有等量的正電、負電，并且散布在物體內(nèi)部各處，若是在這物質(zhì)之外有正電極或負電極靠近(電場存在時)，依著同性相斥、異性相吸的原理，負電極靠近的時侯，物體內(nèi)的正電會偏向被負電極靠近的表面，使得該物體在電場中也會有異性相吸、同性相斥的現(xiàn)象。傳統(tǒng)電泳是指帶電微粒在均勻電場中受到電場作用力。介電泳是指中性微粒在非均勻電場中極化，發(fā)生極化后的微粒因電場強度分布不同，使兩端所受的電場力大小不同，因而朝向所受電場強度大的電極方向移動，所受電場作用力稱為介電泳作用力。中性微粒在交流電場中會被極化而運動。整個介電泳系統(tǒng)因為交流電，電場方向會不斷地改變，極化中的微粒也會因此不斷改變自己內(nèi)部電子的排列，電子在微粒中移動速度影響微粒的移動方向。在交流電場中，電極的極性不斷地正負交替，微粒其內(nèi)部的電子能快速地隨著電極的極性而移動，因此，微粒仍朝著電場強度較高的方向移動。本發(fā)明利用這一思路對目前的研磨/拋光設備進行改裝，從而獲得更高效率、更低成本、避免浪費的設備。
[0021]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:1.有效減緩磨粒和研磨液受流速影響流出加工區(qū)，增加磨粒在加工區(qū)域內(nèi)駐留時間和磨粒數(shù)、作用效果，提升加工效率、加工精度；2.可以在孔形沖擊件保持架上加工出多個數(shù)量的孔來放置孔形沖擊件，滿足同時研磨出多個微小孔；3.通過恒定控制液壓油腔內(nèi)油壓，使得加工時各個孔形沖擊件作用在工件上的載荷保持相同，這樣有效得到基本相同的孔形截面形貌；4.加工時，一定壓力和流量研磨液連續(xù)進入工件加工工位處，孔形沖擊件不斷給研磨液內(nèi)磨粒沖擊能，加速磨粒沖擊工件表面，使加工區(qū)的工件材料剝離工件，逐步形成光潔度甚高、尺寸精準的微小孔；5.通過調(diào)節(jié)變幅振動桿高度，可改變孔形沖擊件進入微小孔的深度，從而能夠加工出不同深度微小孔；6.改變孔形沖擊孔外形，可以加工出圓形、三角形、四邊形或其他形狀微小孔。
【附圖說明】
[0022]圖1是一種基于介電泳效應的微小孔加工方法示意圖
[0023]圖2是加工后的工件的示意圖。
[0024]圖3是圖2的剖視圖。
[0025]圖4a是中性微粒在電極中的初始狀態(tài)(Γ代表電極；2’代表中性微粒)。
[0026]圖4b是中性微粒在非均勻電場中會發(fā)生極化的過程(Γ代表電極；2’代表中性微粒；3’代表交流電源)。
[0027]圖4c是極化后微粒內(nèi)部電荷會隨著電極極性變化向微粒表面移動后微粒會受非均勻電場的電場力(或稱介電泳力)作用的運動圖(Γ代表電極；2’代表中性微粒；3’代表交流電源)。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0029]參照圖1?圖4，一種基于介電泳效應的微小孔精密加工方法，實現(xiàn)該方法的裝置包括激振器13，所述激振器13下安裝有變幅振動桿12，所述的變幅振動桿12端部為球形，壓在作用壓板11上，所述作用壓板11下壓著孔形沖擊件9，所述孔形沖擊件9置于孔形沖擊件保持架8孔內(nèi)，所述孔形沖擊件保持架8由定位圓柱銷定位10，所述定位圓柱銷10安裝在工作臺2上，所述孔形沖擊件9下方為被加工工件6，所述工件6安放在基準工作臺板5上，所述基準工作臺板5安裝在液壓活塞4上，所述液壓活塞4工作能力受控于液壓油腔3油壓，所述液油腔3油壓受控于液壓力控制活塞15和液壓油腔油量，所述工作臺2上安裝有密封殼8，用于防止加工時研磨液飛濺、并收集研磨液，所述密封殼8上有研磨液輸入噴口和研磨液流回研磨液儲缸口 ；
[0030]所述的孔形沖擊件操持架8上安裝第一電極板20，所述第一電極板20與交流電源22的第一引出端連接，所述的基準工作臺板5上安裝第二電極板21，所述第二電極板21與所述交流電源22的第二引出端連接；所述的交流電源22的電流輸入端與用于控制所述的交流電源的電壓與頻率的調(diào)頻調(diào)壓控制器23連接；所述第一電極板20與孔形沖擊件保持架8絕緣安裝；所述第二電極板21與所