專利名稱：異型孔電解加工系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異型孔電解加工系統(tǒng)及工藝方法，屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
目前很多異型孔結(jié)構(gòu)越來(lái)越多存在于家用電器、航天航空、大型設(shè)備和模具 制造等領(lǐng)域中，例如，異型槽、異型銷孔、異型管等。異型孔的加工精度、質(zhì)量、 效率對(duì)產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和加工成本有很大的影響。
由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，對(duì)其加工制造帶來(lái)很大困難，傳統(tǒng)的異型孔加工方法 有數(shù)控銑削、精密沖裁、電火花線切割、電火花成型加工等。數(shù)控銑削由于受到 刀具可達(dá)性和銑刀半徑的限制，對(duì)一些較深窄的異型孔很難甚至無(wú)法加工；精密 沖裁大多數(shù)用于板材上異型孔的加工，對(duì)于許多較深且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異型孔并不適 用，而且所有的傳統(tǒng)加工都會(huì)受到材料硬度的限制；電火花線切割同樣只適用于 傾角不大的具有直紋型面的異型孔加工；采用電火花加工，效率很低，工具電極 制造成本較高，且在加工中存在電極損耗，加工表面存在微裂紋及熱影響層。
電解加工是利用金屬電化學(xué)陽(yáng)極溶解的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)工件加工成型的一種工 藝方法，相對(duì)于其他方法，電解加工有以下優(yōu)點(diǎn)1、工具陰極無(wú)損耗；2、生產(chǎn) 效率高；3、加工表面質(zhì)量好；4、與材料硬度無(wú)關(guān)。
但是電解加工也存在本身的一些不足，例如加工精度很難提高，由于存在雜 散腐蝕對(duì)于一些尖棱尖角處難以成型；為了保證加工中流場(chǎng)的穩(wěn)定，夾具的設(shè)計(jì) 往往較為復(fù)雜。
三
發(fā)明內(nèi)容
1、 發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的異型孔加工工藝技術(shù)的不足， 提出一種高精度、低成本的某一類異型孔電解加工方法，并提供了該方法專用的 一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流場(chǎng)穩(wěn)定的加工裝置。
2、 技術(shù)方案為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，設(shè)計(jì)了一套如圖l所示的加工裝
3置，采用成形陰極軸向送進(jìn)，工件內(nèi)腔型面靠陰極側(cè)面基于電化學(xué)陽(yáng)極溶解原理 加工成形，工件毛坯根據(jù)要加工異型孔尺寸要求，以異型孔最小尺寸并留有一定 余量加工一預(yù)孔，電解液從工件毛坯預(yù)孔中流入，從工件與背壓套的縫隙中流出， 靠行程阻力自然形成背壓，且背壓大小隨著陰極的進(jìn)給而逐漸增大，使得能夠顯 著提高加工速度，并能夠保持流場(chǎng)的穩(wěn)定性。工件毛坯預(yù)孔大小根據(jù)公式(1) 確定，背壓套內(nèi)徑尺寸根據(jù)公式(2)確定，其中，A為工件毛坯預(yù)孔直徑，02 為工件外徑，0T2異型孔最大端尺寸，0n異型孔最小端尺寸，L為異型孔長(zhǎng)度，
^為考慮材料雜散腐蝕程度的系數(shù)， 一般取0.5 lmm， ^為背壓套內(nèi)徑。 L
h2(2)
2 16L02
3、有益效果(一)本發(fā)明中的加工裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、便于操作、制造成
本低；本發(fā)明中針對(duì)采用成形陰極電解加工復(fù)雜型腔中流場(chǎng)難以穩(wěn)定的難題，創(chuàng) 新設(shè)計(jì)了一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的背壓套，加工過(guò)程中，電解液由工件預(yù)孔中流 入加工區(qū)，采用了側(cè)向流動(dòng)的方式，然后由工件和背壓套配合間隙中流出，靠行 程阻力自然形成背壓，且背壓大小能夠隨加工面積的增大而增大，使得加工區(qū)流 場(chǎng)保持穩(wěn)定，從而保持了加工過(guò)程的穩(wěn)定性、可靠性。由于該加工裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 易于設(shè)計(jì)和制造，其關(guān)鍵尺寸可根據(jù)待加工工件的尺寸形狀計(jì)算得到，采用此方 法可有效縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本。(二)本發(fā)明的加工工藝方法采用了先 在工件毛坯上加工預(yù)孔，然后采用遠(yuǎn)高于端面進(jìn)給時(shí)的進(jìn)給速度靠工具陰極側(cè)面 進(jìn)行加工，沖液方式采用了側(cè)向流動(dòng)，相對(duì)于反向流動(dòng)方式，省去了復(fù)雜工裝夾 具的設(shè)計(jì)，相對(duì)于正向流動(dòng)方式，其進(jìn)給速度可以更高。(三)本發(fā)明中給出的 背壓套及工件毛坯預(yù)孔關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單實(shí)用，已在一典型異型孔的電解加 工中得到了成功驗(yàn)證，其加工過(guò)程非常穩(wěn)定，借助于脈沖電源，加工的異型孔尺 寸精度可達(dá)士0.02mra，表面粗糙度可達(dá)RaO. 8 u m以下。
四

圖1是異型孔電解加工工藝裝置整體結(jié)構(gòu)示意2是工件及背壓套尺寸關(guān)系示意圖
圖1中標(biāo)號(hào)名稱1、脈沖電源，2、工件連桿，3、工件，4、背壓套，5、 成型陰極，6、壓緊螺釘，7、導(dǎo)電壓板，8、固定塊，9、工作箱，10、陰極連桿， 11、調(diào)整墊片，12、工作臺(tái)，13、回液管，14、電解液槽，15、過(guò)濾器，16、輸 液泵，17、溢流調(diào)壓閥，18、球閥，19、壓力表，20、進(jìn)液管。
五、具體實(shí)施方案-
如圖l所示實(shí)現(xiàn)本電解加工工藝的裝置包括電源l、工件連桿2、工件3、 背壓套4、成形陰極5、壓緊螺釘6、導(dǎo)電壓板7、固定塊8、陰極連桿IO、調(diào)整 墊片11和工作臺(tái)12，將導(dǎo)電壓板7壓在固定塊8上，并通過(guò)壓緊螺釘6壓緊在 工作臺(tái)12上；陰極連桿10—端連接成型陰極5，另一端連接固定塊8，陰極5 與陰極連桿10的軸肩之間有調(diào)整墊片11，并通過(guò)螺紋將背壓套4壓緊在固定塊
8上，加工時(shí)工件3與背壓套4同軸，且同軸度《^1;工件3通過(guò)螺紋與工
2
件連桿2相連，電解液由工件連桿2進(jìn)入工件3的預(yù)孔中，然后由背壓套4與工 件3的縫隙中流出，依靠行程阻力自然形成背壓，且背壓大小隨進(jìn)給量的增大而 增大；脈沖電源1的正極與工件連桿2連接使其帶有正電，負(fù)極與導(dǎo)電壓板7 連接使工具陰極帶負(fù)電，在電流回路中，安裝有測(cè)量電解加工電壓、電流的電壓 表和電流表。
本裝置還包括電解液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)，該電解液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)包括工作箱9、 回液管13、電解液槽14、輸液泵16、溢流調(diào)節(jié)閥17、球閥i8，將部件2 12 (除工作箱9)置于工作箱9內(nèi)，進(jìn)液管20與工件連桿2連接，電解液槽14中 的電解液依次經(jīng)過(guò)輸液泵16和球閥18，從進(jìn)液管20進(jìn)入工件連桿2，再由工件 連桿2進(jìn)入工件3的預(yù)孔中，通過(guò)工件3與成形陰極5形成的加工區(qū)后，電解液 從工件3與背壓套4的周向間隙中噴出，流入工作箱9底部，再經(jīng)由回液管13 回流至電解液槽14;電解液槽14與輸液泵16之間安裝過(guò)濾器15;溢流調(diào)節(jié)閥 17設(shè)于球閥18與電解液槽14之間，調(diào)節(jié)電解液進(jìn)口壓力，并通過(guò)電解液循環(huán) 過(guò)濾系統(tǒng)的壓力表19來(lái)觀察液壓變化情況。
權(quán)利要求
1、一種異型孔電解加工系統(tǒng)，其特征在于包括脈沖電源(1)、電解液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)、工作箱(9)、工作臺(tái)(12)、工具陰極(5)、陰極夾具、工件(3)、工件夾具。上述工件夾具包括用于與電源正極相連的工件連桿(2)，工件連桿(2)具有與工件毛坯預(yù)孔相通的中空通道，電解液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)的進(jìn)液管(20)直接伸入工件連桿(2)內(nèi)；上述陰極夾具包括陰極連桿(10)、背壓套(4)、固定塊(8)和導(dǎo)電壓板(7)；其中固定塊(8)安裝于工作臺(tái)(12)上，陰極連桿(10)一端連接工具陰極(5)，另一端安裝于固定塊(8)上，背壓套(4)安裝于陰極連桿(10)上，通過(guò)工具陰極(5)與陰極連桿(10)之間的螺紋壓緊在固定塊(8)上，背壓套(4)的開(kāi)口朝向工件(3)，并使工具陰極(5)位于其腔體中央，固定塊(8)上還安裝有用于與電源負(fù)極相連的導(dǎo)電壓板(7)。
2、 利用權(quán)利要求l所述異型孔電解加工系統(tǒng)的加工方法，其特征在于(1) 、安裝時(shí)需滿足工件(3)與背壓套(4)的同軸度《^il; (2) 、加工時(shí)電解液從工件(3)預(yù)孔中流入，從工件(3)與背壓套(4) 的縫隙中流出，靠行程阻力自然形成背壓，且背壓大小隨著陰極的進(jìn)給而逐漸增 大，使得能夠顯著提高加工速度，并能夠保持流場(chǎng)的穩(wěn)定性；(3) 、工件毛坯預(yù)孔和外徑大小及背壓套內(nèi)徑尺寸是保證加工過(guò)程中形成背 壓，確保流場(chǎng)穩(wěn)定并能夠提高進(jìn)給速度的關(guān)鍵，其中工件毛坯預(yù)孔大小根據(jù)公式(1)確定，背壓套內(nèi)徑尺寸根據(jù)公式(2)確定A—Ti—^Z^i] (1) + " (2)其中，A為工件毛坯預(yù)孔直徑，02為工件外徑，^T2異型孔最大端尺寸，^n異型孔最小端尺寸，L為異型孔長(zhǎng)度，^為考慮材料雜散腐蝕程度的系數(shù)，0為背壓套內(nèi)徑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種異型孔高效電解加工方法及其裝置，其裝置特點(diǎn)在于采用一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的背壓裝置，電解液從工件毛坯預(yù)孔中流入，從工件與背壓套的縫隙中流出，靠行程阻力自然形成背壓，且背壓大小隨著陰極進(jìn)給不斷增加，使得能夠顯著提高加工速度，并能夠保持流場(chǎng)的穩(wěn)定性。工件毛坯預(yù)孔大小根據(jù)公式(1)確定，背壓套內(nèi)徑尺寸根據(jù)公式(2)確定。
文檔編號(hào)B23H9/14GK101612685SQ200910181670
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者辰 劉, 徐家文, 趙建社 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)