本發明涉及電解拋光，具體為一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法及裝置。

背景技術：

1、激光拋光技術是一種利用高能量激光束輻照工件表面，通過熔化、蒸發等實現材料去除，實現精細加工，效率較高但熱影區域較大，表面質量較差。射流電化學拋光是利用電化學反應原理，陽極材料的溶解優先發生在晶界和表面的缺陷處，使金屬表面獲得一定的光潔度和平整度，表面質量較高但效率較差。

2、專利公開號為cn116786923a公開了一種柔性弧形電極掃掠式激光與電解復合加工裝置，具體公開了通過在柔性弧形電極內流動的電解液傳導激光束，從柔性弧形電極側面群孔結構射出電解液細流，形成水導激光到達工件表面，實現激光電化學的高效復合加工，激光在加工過程中快速去除阻礙電化學反應的氧化層；雖然柔性弧形電極通過其側面設有的群孔結構可增加掃描加工覆蓋面積，但是該柔性弧形電極的復合加工面實質上是多點加工，加工覆蓋面積有限；且由于柔性弧形電極材質較軟，加工間隙調節繁瑣、精度低，存在掃描加工覆蓋面積較小，柔性弧形電極在工件表面需要完成多次掃掠加工后，加工效率較低，加工精度較低，管電極結構復雜，激光復合射流電解拋光加工操作復雜，可操作性較差等問題。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法及裝置，可實現激光復合射流電解拋光加工，且激光復合射流電解拋光加工的加工面為直線，掃描加工覆蓋面積大，使管電極可對工件完成一次性掃掠拋光加工，拋光加工效率高，加工質量好，加工精度高，管電極結構簡單，激光復合射流電解拋光加工操作方便，可操作性強，可以有效解決背景技術中的問題。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法，該方法包括工件上方水平設有的管電極，管電極圓周側壁的頂端沿其徑向方向開設有窗口，且窗口內設有高透窗口片，管電極圓周側壁的底端沿其徑向方向開設有窄縫；管電極的一端為封閉結構，管電極的另一端為開口結構，管電極上方設有可向窄縫發射線性激光束的線性激光發射器；

3、加工開始前：將工件水平的固定在陽極夾具上，管電極和線性激光發射器均通過仿生懸臂與數控機床的z軸滑臺柔性連接；將工件與脈沖電源的正極連接，管電極與脈沖電源的負極連接；將管電極的開口端與電解液循環供給系統連接；數控系統驅動管電極下降靠近工件頂端待加工面并保持一定電解加工間隙；

4、加工時：電解液循環供給系統向管電極供給電解液，管電極內的電解液通過窄縫高速噴射流出，且從窄縫噴射流出的電解液沖刷工件的待加工面，打開線性激光發射器及脈沖電源，線性激光發射器發射的線性激光束透過高透窗口片后穿過窄縫處高速流動的電解液，并輻照工件的待加工面上，在激光輻照區域的待加工面鈍化膜吸收激光光子能量而被軟化，同時管電極對待加工面進行電解加工，實現激光復合射流電解拋光加工；數控系統驅動管工件沿加工路徑方向移動，使管電極對工件完成一次性掃掠拋光加工。

5、進一步的，所述電解液為濃度大于百分之十的高電導率鹽溶液。

6、為實現上述目的，本發明還提供如下技術方案：一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工裝置，包括數控機床和電解液循環供給系統，數控機床的xy軸滑臺上固定設有電解液槽，電解液槽內固定設有陽極夾具，數控機床的z軸滑臺上固定設有連接架，所述連接架上通過仿生懸臂固定連接有上述所述的管電極；所述仿生懸臂包括管電極兩端設有的升降板，升降板的末端設有套接環，且管電極的端部固定嵌套在套接環內；所述升降板之間固定設有連接板，且連接板上設有豎直設置的線性激光發射器；升降板通過柔性支撐與連接架連接，柔性支撐包括上下設置的上端板和下端板，上端板與下端板之間設有柔性管件，上端板與下端板上位于柔性管件端部的管口內均設有凸軸，且上端板的凸軸上開設有與柔性管件相連通的通氣腔，通氣腔的進氣端連接有氣管；所述上端板與下端板上位于柔性管件端部的外圍均設有限位環，且柔性管件的端部固定嵌套在限位環與凸軸之間形成的環腔內；所述柔性管件內填充滿鋼球，且鋼球的直徑小于柔性管件的內徑；所述上端板上固定設有豎直設置的導桿，下端板上開設有與導桿相適配的導向孔，且導桿均貫穿與其相對應的導向孔；所述柔性支撐的下端板通過壓力傳感器與升降板固定連接，柔性支撐的上端板與連接架固定連接；連接架上還設有脈沖電源；管電極的進液口端連接有管接頭，電解液循環供給系統通過連接管道與管接頭連接。

7、進一步的，所述柔性管件的圓周側壁內設有環形腔體，環形腔體內套設有菱形彈性網；所述柔性管件的圓周內壁上開設有螺旋引導槽，且螺旋引導槽的槽深為鋼球直徑的四分之一到三分之一之間，螺旋升角為5°～10°；所述柔性管件的圓周內壁上噴涂有二硫化鉬潤滑涂層。

8、進一步的，所述導桿為工程塑料材質，當管電極與工件發生碰撞時導桿可彎曲。

9、進一步的，所述電解液循環供給系統包括電解液儲存箱，電解液儲存箱內設有水泵，水泵的出液口端通過供液管及電磁閥連接有穩流閥，所述穩流閥固定于連接架上，穩流閥的出液口端通過軟管與管接頭連接；所述電解液槽與電解液儲存箱之間連接有回流管，且回流管上還設有過濾器。

10、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

11、（1）、本發明示例的基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法，通過線性激光發射器發射的線性激光束穿過高透窗口片及窄縫后輻照在工件時為一條平行于待加工面的線激光，在線性激光束輻照區域的待加工面鈍化膜吸收激光光子能量而被軟化，且激光與溶液作用時還會產生高溫高壓等離子體及空泡，形成等離子體沖擊力去待加工面的除鈍化膜；同時，管電極內電解液通過窄縫噴射出的液流作用于待加工面的區域為直線形狀，管電極對工件電解拋光加工時其電解拋光面為直線，實現激光復合射流電解拋光加工，且激光復合射流電解拋光加工的加工面為直線，掃描加工覆蓋面積大，使管電極可對工件完成一次性掃掠拋光加工，拋光加工效率高，加工質量好，加工精度高，管電極結構簡單，激光復合射流電解拋光加工操作方便，可操作性強；

12、（2）、本發明示例的基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法，從窄縫噴出的電解液形成高速射流力，使得電解液的快速流動更新，清除電解拋光產物，提高電解拋光效果；

13、（3）、本發明示例的基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法，線性激光束對工件和電解液進行輔助加熱，可提高管電極的電解拋光效果；

14、（4）、本發明示例的基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工裝置，通過仿生懸臂對管電極進行夾持，當工件表面不平整或者管電極產生電極損耗時可自動調節加工間隙，提高激光復合射流電解拋光加工的穩定性和拋光效果，結構簡單，且可以避免管電極與工件出現硬接觸撞傷的情形。

技術特征：

1.一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法，其特征在于，該方法包括工件上方水平設有的管電極，管電極圓周側壁的頂端沿其徑向方向開設有窗口，且窗口內設有高透窗口片，管電極圓周側壁的底端沿其徑向方向開設有窄縫；管電極的一端為封閉結構，管電極的另一端為開口結構，管電極上方設有可向窄縫發射線性激光束的線性激光發射器；

2.根據權利要求1所述的一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法，其特征在于：所述電解液為濃度大于百分之十的高電導率鹽溶液。

3.根據權利要求1所述的一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法，其特征在于：所述管電極為圓管或方管結構。

4.根據權利要求1所述的一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法，其特征在于：所述管電極和線性激光發射器均通過仿生懸臂與數控機床的z軸滑臺柔性連接。

5.一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工裝置，包括數控機床和電解液循環供給系統，數控機床的xy軸滑臺上固定設有電解液槽，電解液槽內固定設有陽極夾具，數控機床的z軸滑臺上固定設有連接架，其特征在于：所述連接架上通過仿生懸臂固定連接有如權利要求1所述的管電極；所述仿生懸臂包括管電極兩端設有的升降板，升降板的末端設有套接環，且管電極的端部固定嵌套在套接環內；所述升降板之間固定設有連接板，且連接板上設有豎直設置的線性激光發射器；升降板通過柔性支撐與連接架連接，柔性支撐包括上下設置的上端板和下端板，上端板與下端板之間設有柔性管件，上端板與下端板上位于柔性管件端部的管口內均設有凸軸，且上端板的凸軸上開設有與柔性管件相連通的通氣腔，通氣腔的進氣端連接有氣管；所述上端板與下端板上位于柔性管件端部的外圍均設有限位環，且柔性管件的端部固定嵌套在限位環與凸軸之間形成的環腔內；所述柔性管件內填充滿鋼球，且鋼球的直徑小于柔性管件的內徑；所述上端板上固定設有豎直設置的導桿，下端板上開設有與導桿相適配的導向孔，且導桿均貫穿與其相對應的導向孔；所述柔性支撐的下端板通過壓力傳感器與升降板固定連接，柔性支撐的上端板與連接架固定連接；連接架上還設有脈沖電源；管電極的進液口端連接有管接頭，電解液循環供給系統通過連接管道與管接頭連接。

6.根據權利要求5所述的一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工裝置，其特征在于：所述柔性管件的圓周側壁內設有環形腔體，環形腔體內套設有菱形彈性網；所述柔性管件的圓周內壁上開設有螺旋引導槽，且螺旋引導槽的槽深為鋼球直徑的四分之一到三分之一之間，螺旋升角為5°～10°；所述柔性管件的圓周內壁上噴涂有二硫化鉬潤滑涂層。

7.根據權利要求5所述的一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工裝置，其特征在于：所述導桿為工程塑料材質，當管電極與工件發生碰撞時導桿可彎曲。

8.根據權利要求5所述的一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工裝置，其特征在于：所述電解液循環供給系統包括電解液儲存箱，電解液儲存箱內設有水泵，水泵的出液口端通過供液管及電磁閥連接有穩流閥，所述穩流閥固定于連接架上，穩流閥的出液口端通過軟管與管接頭連接；所述電解液槽與電解液儲存箱之間連接有回流管，且回流管上還設有過濾器。

技術總結
本發明公開了一種基于仿生懸臂的激光復合射流電解拋光加工方法及裝置，該方法包括工件上方水平設有的管電極，管電極的頂端開設有窗口，且窗口內設有高透窗口片，管電極的底端開設有窄縫；管電極上方設有線性激光發射器；管電極及線性激光器通過仿生懸臂夾持，電解液循環供給系統向管電極供給電解液并從窄縫高速噴射流出，線性激光發射器發射的線性激光束透過高透窗口片后穿過窄縫處高速流動的電解液輻照工件上使加工面鈍化膜被軟化，同時管電極對待加工面進行電解加工，實現激光復合射流電解拋光加工；本發明具有掃描加工覆蓋面積大，可對工件完成一次性掃掠拋光加工，拋光加工效率高，加工質量好，能夠精確調整加工間隙等優點。

技術研發人員：武正權,程鵬飛,康鑫,張寶華,郭超杰
受保護的技術使用者：河南工學院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24