超声辅助振动工具阴极的超声振动装置研究

　　喷油嘴压力室针阀体喷孔采用脉冲电流电解去毛刺后，仍存在喷孔内入口处倒圆半径最大值与最小值之差明显和喷孔流量偏差上、下限值之差较大两个主要问题。 采用现行固定式阴极结构也因电解加工本身杂散腐蚀作用使得压力室非加工区产生腐蚀。 针对上述问题，在固定式阴极电解去毛刺工艺研究基础上，进行辅助振动工具阴极复合脉冲电流电解去毛刺试验研究。辅助振动工具阴极的试验和装置目前主要应用于电解加工或微细电解加工振动进给，一般多采用曲柄滑块机构、音圈电机或直线电机实现往复运动。 文献[1]介绍了采用音圈电机实现工具阴极跳跃运动的微细电解加工试验。 笔者针对油泵油嘴行业喷油嘴喷孔去毛刺要求和喷油器体进回油孔及套体零件深小孔的交叉孔相贯线去毛刺工艺要求，提出采用超声辅助振动工具阴极的方法对交叉孔相贯线进行去毛刺。 设计的一种采用超声辅助振动的工具阴极，可安装在针阀体喷孔电解去毛刺试验装置上，又可进一步设计将其搭载于喷油器体和套体零件电解加工机床。

　　1 超声辅助振动复合脉冲电流电解去毛刺工作原理

　　试验装置仍利用金属电化学阳极溶解去除工件毛刺，装置结构示意图如图1所示。 超声辅助振动工具阴极结构中，阴极通过深入到其中的变幅杆与超声发生器相连接，工具阴极结构示意图如图2所示。

　　试验装置由手动确定间隙Δb，通过夹具保证Δb尺寸，接通脉冲电源前施加超声辅助振动，设变幅杆双振幅为Δ1，得到初始加工间隙。超声频发生器频率设计为 20±4 kHz，加工电源采用微秒级脉冲电流电解加工电源[2]。

　　文献[3] 给出电解加工极间间隙

　　及极间间隙公式的全微分式

　　式中，η为电流效率;ω为体积电化当量;k为电解液的电导率;Δb为电解加工间隙;U为阴、 阳极间的电压;δE为阴、阳极电极电位值总和;υ为工件被加工表面法线方向上的溶解速度;UR为极间欧姆压降，UR=U-δE。

　　分析可知，影响间隙误差的参数首要的是间隙自身的大小，然后是加工电压、电导率等。 试验装置结构初始加工间隙为，小于原固定式阴极结构时初始加工间隙Δb，对于减小间隙误差非常有利。 在达到同样的电解加工速度要求下，当极间间隙值小时，则可选加工电压低，同样有利于减小间隙误差。 间隙误差小，也即阴极“复映”能力提高，从而使形成的圆弧大小不均的现象得以改善，有利于喷孔流量偏差上、下限值之差减小。

　　文献[3]描述了电解加工间隙中的电场特性。反映电场强度的电力线主要集中在阳极加工区，但在其周围的非加工区域也始终存在有电力线的分布。 当试验装置结构初始间隙为时，压力室非加工区域与阴极的距离相对于初始间隙而言，数值仍大得多，因而双电层充电时间常数仍非常大，施加高频脉冲电流时，双电层充电不能完成，使得压力室非加工区域与阴极间电位极低，从而对压力室非加工区去除量仍极小。 采用试验装置结构使得工艺参数上可选加工电压低，或相同加工电压时设定的加工时间短，从而使压力室非加工区产生的腐蚀有所改善。