具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

请参阅图1至图7所示，本发明创新性地提出了一种应用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置及加工方法，利用当高频交变电流通过导体时，使得导体附近的离子/分子产生高频振荡放电来进行电加工，其加工过程中基本没有离子迁移，使其同时具有ECDM(即电解电火花复合加工)的高效性以及传统电火花加工的加工精度高的特点。

本发明的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置，包括工作介质容器1、第一工作介质2、第二工作介质3、工具电极4、导电柱5、高频/射频电源6、主轴转速控制系统7、夹具8、难导电材料9、雾化喷头10、进电系统11、旋转主轴12、供液单元13、线性驱动件14、反馈控制系统15，工作介质容器1大致为中空的长方体状，工作介质容器1用于容设第一工作介质2、第二工作介质3及难导电材料9，第一工作介质2位于工作介质容器1中，第二工作介质3放置在难导电材料9上。优选地，工作介质容器1内放置有夹具8，难导电材料9放置在夹具8上，借助夹具8将难导电材料9稳定放置在工作介质容器1内所需的位置，避免难导电材料9相对工作介质容器1移动而加工不良。

高频/射频电源6经进电系统11(导电柱5和进电模块)向工具电极4施加高频/射频电波，高频/射频电波的频率在100KHz-10MHz之间，根据实际需要，可以调整改变高频/射频电波的频率值大小，使得第二工作介质3与工具电极4的接触处产生离子/分子震荡并产生放电，放电效应将使得放电区域附近的难导电材料9熔融蚀除，从而实现难导电材料9的放电去除。

在用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置的实际使用过程中，根据实际需要，高频/射频电源6的正极、负极可以分别经由两根导线电性导通工具电极4及第二工作介质3。为了简化构造设计，高频/射频电源6还可以仅经由一个导线导通工具电极4，此时高频/射频电源6不与第二工作介质3电性导通，提升组装效率，降低构造复杂性，降低制造成本。

本发明通过固体介质充当第二工作介质3，比如肥皂、碱性固体电解质(NaOH、KOH等，最好是含20％的碱性电解质)等固体介质充当第二工作介质3。

“集肤效应”又叫趋肤效应，“集肤效应”是指电流或者电压以频率较高的电子101在导体中传导时，会聚集在总导体的外表面，而非平均分布于整个导体的截面中，电流或者电压的频率越高，趋肤效应越显著，“集肤效应”使得工具电极4的外表面聚集大量的电子101，使得放电电流主要集中在工具电极和工作介质的界面，放电时产生的高温实现对难导电材料9熔融蚀除。当然，电流或者电压越大，电流或者电压的频率越高，也就是工具电极4加工时的加工能量越高，加工速度也就越快。

还包括用于驱动工具电极4间歇性上下移动的线性驱动件14，旋转主轴12内安装设置有力传感器，在工具电极4对难导电材料9的加工过程中，力传感器将力信号传输至反馈控制系统15，反馈控制系统15根据力传感器传来的力信号调整控制线性驱动件14驱动旋转主轴12带动工具电极4上下移动，确保工具电极4与难导电材料9之间的加工间隙的尺寸始终动态保持在最优的预设值范围内，使得工具电极4与第二工作介质3之间的高频/射频放电能够持续将难导电材料9熔融蚀除。

在工具电极4对难导电材料9的实际加工过程中，主轴转速控制系统7调整改变旋转主轴12的转速，根据实际需要，旋转主轴12的转速范围为0～20000r/min，工具电极4的转动轴线沿竖直方向延伸设置，经由旋转主轴12的设置，在离子/分子震荡放电加工装置的实际使用过程中，借助旋转主轴12驱动工具电极4转动时的离心力，使得工具电极4与难导电材料9之间的加工间隙内产生的熔融蚀除产物102自动排出，避免难导电材料9产生的熔融蚀除产物102干扰难导电材料9后续的持续加工，保证难导电材料9的加工效率及加工质量。

第一工作介质2通常为液体，第二工作介质3可以为固体、粘稠状液体或者固液混合物。第一工作介质2和第二工作介质3内均含有充足的离子，使得第二工作介质3与工具电极4之间能够充分持续稳定的放电。

供液单元13用于将第一工作介质2输送到工具电极4与难导电材料9之间的加工间隙内使得第一工作介质2浸润工具电极4与难导电材料9，工作介质容器1用于容设第一工作介质2。经由供液单元13的设置，使得第一工作介质2能够持续地向工具电极4与难导电材料9之间进行补充，使得高频/射频放电能够持续进行，进而使得难导电材料9可以持续被加工。

根据实际需要，供液单元13可以将第一工作介质2以普通液态流体的形式供应至工具电极4与难导电材料9之间的加工间隙内，即供液单元13将第一工作介质2抽出并以水流的形式流动到工具电极4与难导电材料9之间的加工间隙内，使得加工间隙内保持充足的第一工作介质2。

供液单元13配置有雾化喷头10，供液单元13输送的第一工作介质2经由雾化喷头10雾化喷出至工具电极4与难导电材料9之间。借助雾化喷头10的设置，使得第一工作介质2可以均匀充分地喷射到工具电极4与难导电材料9之间，使得工具电极4与难导电材料9之间高频/射频放电的均匀性，进而提升难导电材料9的放电加工质量及放电加工的一致性。

供液单元13还配置有过滤单元，工作介质容器1容设的第一工作介质2经由过滤单元过滤后循环利用并输送至工具电极4与难导电材料9的加工间隙内，从而浸润工具电极4与难导电材料9。借助过滤单元的设置，滤除第一工作介质2中难导电材料9熔融后产生的蚀除产物102，在保证第一工作介质2循环使用的同时，避免第二工作介质3中混有的蚀除产物102干扰难导电材料9的正常加工，提升难导电材料9的放电加工效率及放电加工质量。

本发明的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置大大简化了构造设计，降低难导电材料9的制造加工成本，实现对难导电材料9的高效加工，便于对难导电材料9进行孔加工、平面加工、三维形状加工等多种加工需求状况的加工处理，提升加工精度及加工质量。

当工具电极4往下运动时，首先会接触到第二工作介质3，将第二工作介质3进行溶解，形成一个可容纳溶融工作介质的凹槽，溶融工作介质中的离子将会保持在凹槽中，随着加工不断进行，固体介质(即第二工作介质3)将会被工具电极4击穿，此时，溶融工作介质中的导电离子将会浸没到难导电材料9的表面上，在高频/射频电波效应下，不断形成离子/分子震荡放电，由于放电温度极高，此温度远高于难导电材料9的熔点，因此可以对难导电材料9的表面进行蚀除。

同时，工具电极4与难导电材料9在加工区域还会发生电解蚀除作用。又由于该方式为旋转加工方式，因此加工蚀除产物102可以借助工具电极4的高速转动时的离心力，使得加工蚀除产物102能够从加工间隙中被排挤出来，确保加工的持续稳定进行。

进电系统11包含导电柱5和进电模块，进电模块由导电滚子轴承和绝缘轴承座构成，导电滚子轴承安放在绝缘轴承座内，绝缘轴承座固定在旋转主轴12的外壳体上，导电柱5固定在进电模块上，导电柱5经由螺纹连接与导电滚子轴承连通，高频/射频电源6将高频/射频电波经过导电柱5传给旋转的工具电极4。

本发明的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工方法，包括如下步骤：

利用高频/射频电源6经进电系统向工具电极4施加高频/射频电波，使得工作介质与工具电极4的接触处产生离子/分子震荡并产生放电，从而实现难导电材料9的熔融蚀除，实现对难导电材料9的放电加工，由于高频/射频电波的“集肤效应”(又叫趋肤效应)，使得放电电流主要集中在工具电极和工作介质的界面。

离子/分子震荡放电加工方法还包括如下步骤：

在旋转主轴12内安装设置力传感器，在工具电极4对难导电材料9的加工处理过程中，力传感器将力信号传输至反馈控制系统15，反馈控制系统15根据传来的力信号调控线性驱动件14驱动旋转主轴12带动工具电极4移动，使得工具电极4和难导电材料为弹性接触(即避免工具电极4与难导电材料9直接接触，同时也避免工具电极4与难导电材料9之间的间隙尺寸过大)，将加工间隙保持在最优的预定值进行持续放电加工，借助工具电极4与工作介质之间的高频/射频放电持续将难导电材料9熔融蚀除。

目前应用于难导电材料9的电加工方式有高压电火花加工、辅助电极电火花加工和电解电火花复合加工三种。电加工特点是(1)加工过程是非接触式加工，加工过程没有宏观的切削力可以用来进行微小孔加工等；(2)电解电火花复合加工设备简单、成本低，可以获得较好的表面质量，在微细加工中具有很好的应用前景。但是高压电火花加工运用的是高压电源，高压发电能量大，不易控制，导致加工样件表面质量差，对于精度要求高的样件是无法进行一次性加工，并且只适用于对薄壁难导电材料9进行打孔，虽然加工速度较快、成本较低，但是由于加工表面过于粗糙，只能应用于粗加工；辅助电极电火花加工是利用火花放电瞬间产生的高温作用使得煤油热分解出来的碳、工具电极4溅射出来的金属以及其他化合物在难导电材料9与工具电极4之间一直能形成放电的回路，使得电火花加工能连续进行下去，由于煤油内含诸多杂质，导致加工表面质量低下，并且加工工艺流程复杂；电解电火花复合加工(ECDM)由于其采用的是电解工艺和电火花工艺两者的集合工艺，是经过控制电参数来进行控制加工过程的，虽然二者的结合能够使得加工精度高，但是电参数不易控制，导致加工效率低。

本方法结合了传统电加工的特点和ECDM的优点，创新性的提出了一种应用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工方法。该方法不受工件材料的导电性的影响，只需要将工具电极与加工电源连通就可以产生放电，加工过程中只需要控制高频/射频电源6的频率高低即可以很好的控制加工参数，进而能够快速适应不同加工场合。另外，为了确保碱性电介质能够不断往加工区域进行补充，使得离子/分子震荡放电加工能够持续进行，本发明提出了两种供液方式，第一种方式为普通液态流体供液，另一种是雾化供液方式，能够很好的保证加工的进行。

与现有技术相比，本发明的优点有：

1)可以高效加工难导电的硬脆材料，比如工程陶瓷、半导体等；

2)可应用于多种切割场合，可应用于孔加工、平面切割，也可以进行三维形状加工，并且操作方便；

3)固体介质(即第二工作介质3)选择多样，成本低，可根据不同应用场合进行跟换匹配；

4)加工效率高，精度好。

由于在电解质中进行放电加工的同时也进行电解加工，同时具备了继承了ECDM和传统电加工的优点，同时，只需要对频率进行调控即可对其加工过程进行控制。由于固体电解质多为碱性电介质，原材料便宜，极大降低了加工成本，同时电介质种类多样，可以根据不同需求进行匹配。另外，本方法工具电极可以做成各种各样的形状，可以实现各类三维型腔的加工。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。