CN101070605A - 柱形回转体零件外表面微细织构电解加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种柱形回转体零件外表面微细织构电解加工方法，属于电解加工领域。该方法的特点在于，在利用具有微小孔结构的柔性屏蔽膜，采用机械挤压方式将柱形回转体零件与柔性屏蔽膜紧密贴合，将零件作为阳极进行电解，在柱形回转体表面形成微细织构。同时若采用具有绝缘层及金属层的双层复合柔性电解屏蔽膜，则电解加工时可直接利用其金属层作为电解阴极。采用本发明的电解加工方法，能够在柱形回转体零件表面形成微细织构，具有制造精度高、速度快和成本低等特性。
Description
技术领域
本发明中的柱形回转体零件外表面微细织构电解加工方法，属于电解加工领域。
背景技术
随着现今工业技术的全面发展，能源紧张问题越来越凸显出来，降低摩擦副之间摩擦磨损能够有效的节约能源。科学家普遍认为：摩擦副表面的微细织构可以存储润滑油，显著减少摩擦，降低能源损耗。摩擦副表面微细织构的制造技术已引起国内外研究人员的普遍关注。曲面摩擦副(如发动机的活塞/缸体、活塞环/缸体之间)作为摩擦副的一种，其表面微细织构的加工比平面微细织构的加工困难很多。
在柱形回转体外表面加工微细织构，比较有代表性的研究方法有：1)自激振动加工方法，利用加工过程中的自激振动作用，在柱形回转体外表面上产生沿螺旋方向均匀分布的微型凹坑。这种加工方法，工序多，效率低，振幅和频率调节比较麻烦，微坑大小、深度和分布在一定程度上受到限制；2)振动冲击加工方法，微坑振动冲击加工装置装在机床的中拖板上，柱形回转体装在机床主轴上以一定的速度旋转，微坑振动冲击加工装置可沿轴向和横向方向进给，通过横向进给控制微坑的深度，通过电机带动偏心机构在装置的工具头上施加低频振动，依靠振动冲击在工件上形成具有一定分布规律和一定尺寸参数的微坑，这种加工方法，使工件表面发生了塑性变形，微坑周围有毛刺和材料隆起，需要二次加工；3)数控激光珩磨技术，用激光加工实现表面微坑结构造型，然后再进行珩磨，去除凹坑四周的“翻边”，这种加工方法成本高；4)超声加工微坑技术，表面微坑超声加工装置装在车床的中拖板上，柱形回转体装在机床主轴上以一定的转速旋转，微坑超声加工装置可沿轴向和横向方向进给，通过横向进给控制微坑的深度，通过超声转换器推动变幅杆给工具头施加超声振动，依靠振动冲击形成具有一定分布规律和一定尺寸参数的微坑。这种加工方法，所需机床转速很高，需研制专用机床，且不适合小型工件的加工；5)陶瓷球喷射技术，使用直径为数十微米的陶瓷球高速喷射(v＞100m/s)的方法在柱形回转体表面加工出蜂窝状微小凹坑。可见，这几种蜂窝状微坑制造方法存在加工工艺繁琐、表面质量不高，制造成本过高等问题，因此，有必要研究出新的高效率、表面质量好，低成本的柱形回转体外表面微细织构的制造解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有柱形回转体零件外表面微细织构加工方法的不足，提供一种低成本、高精度且操作简便的加工方法。
一种柱形回转体零件外表面微细织构电解加工方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)、制作带有微小孔结构的柔性电解屏蔽膜；
(2)、使用屏蔽膜夹持装置将加工好的柔性电解屏蔽膜固定；
(3)、将柱形回转体零件装夹到零件夹持装置上，驱动零件夹持装置使零件向柔性电解屏蔽膜运动直至二者紧密贴合；
(4)、调整电解液面高度，将零件作为电解阳极，将阳极、阴极分别与电解电源连接，通电实施电解；
(5)、电解结束后，驱动零件夹持装置使零件反向运动，脱离柔性电解屏蔽膜，返回初始位置；
(6)、控制零件夹持装置上的零件旋转分度装置，使零件旋转合适的角度，重新进给并与柔性电解屏蔽膜紧密贴合，再次实施电解；
(7)、持续执行第(5)步和第(6)步，直至全部电解加工过程结束。
如果制作柔性电解屏蔽膜时，将柔性电解屏蔽膜制作成具有绝缘层及金属层的双层复合柔性电解屏蔽膜；电解加工时直接利用其金属层作为电解阴极。
可见，本发明的特点是：①采用双层复合柔性屏蔽膜电解方法加工柱形回转体零件外表面微细织构，常规普通电解屏蔽膜是不发生弯曲变形的，而回转体屏蔽膜目前很难制造。本发明的双层复合柔性屏蔽膜是通过机械挤压变形，在常温状态下将平板屏蔽膜变形为弯曲屏蔽膜，这种方法解决了柱形回转体零件外表面微细织构的制造难题，极大的降低了加工成本，节约了加工时间；②柔性屏蔽膜电解工艺既可以在薄壁圆筒外表面加工微细织构，也可以在实心柱形回转体外表面加工微细织构，能够满足不同需求的加工要求；③对加工环境要求低，无需超净空间，无需加热。利用本发明所加工的微细织构加工成本低、效率高，且柔性电解屏蔽膜可以多次重复使用。
附图说明
图1是柱形回转体零件外表面微细织构电解加工方法示意图。
图2是双层复合柔性电解屏蔽膜示意图。图2(a)和图2(b)分别是主视图和剖视图。
图1中标号名称：1、双层复合柔性电解屏蔽膜，2、柱形回转体零件，3、零件夹持装置，4、零件旋转分度装置，5、柔性电解屏蔽膜夹持装置，6、电解液。
图2中标号名称：7、绝缘材料，8、金属材料。
具体实施方式
下面结合具体实例说明实施本发明--“柱形回转体零件外表面微细织构电解加工方法”的操作过程。
汽车发动机活塞表面的微小凹槽(微细织构)能够有效的起到储存润滑油，降低摩擦的作用。在电解加工过程中，拟采用3次电解成形，即每次电解加工活塞外表面的1/3。(当然，也可采用其他次数的电解成形)。结合图1，具体的加工实施过程依次经过以下步骤：
(1)、采用钻削加工技术，直接在双层复合屏蔽膜上钻削出直径为数十微米的孔阵列，得到柔性电解屏蔽膜(1)；
(2)、使用屏蔽膜夹持装置(5)将柔性电解屏蔽膜(1)固定；
(3)、将活塞(2)装夹到活塞夹持装置(3)上，驱动活塞夹持装置(3)使活塞(2)向柔性电解屏蔽膜(1)运动直至二者紧密贴合；
(4)、调整电解液面高度到达合适高度，将活塞(2)作为电解阳极，并选择柔性电解屏蔽膜(1)上金属层作为电解阴极；
(5)、实施电解；
(6)、电解结束后，驱动活塞夹持装置(3)使活塞(2)反向运动，脱离柔性电解屏蔽膜(1)，回到初始位置；
(7)、控制活塞夹持装置(3)上的活塞旋转分度装置(4)，使活塞(2)旋转120°，重新进给并与柔性电解屏蔽膜(1)紧密贴合，实施电解；
(8)、再次进行分离、旋转、进给和电解；
(9)、完成电解加工。
Claims (2)
1、一种柱形回转体零件外表面微细织构电解加工方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)、制作带有微小孔结构的柔性电解屏蔽膜(1)；
(2)、使用屏蔽膜夹持装置(5)将加工好的柔性电解屏蔽膜固定；
(3)、将柱形回转体零件(2)装夹到零件夹持装置(3)上，驱动零件夹持装置使零件向柔性电解屏蔽膜运动直至二者紧密贴合；
(4)、调整电解液面高度，将零件作为电解阳极，将阳极、阴极分别与电解电源连接，通电实施电解；
(5)、电解结束后，驱动零件夹持装置使零件反向运动，脱离柔性电解屏蔽膜，返回初始位置；
(6)、控制零件夹持装置上的零件旋转分度装置(4)，使零件旋转合适的角度，重新进给并与柔性电解屏蔽膜紧密贴合，再次实施电解；
(7)、持续执行第(5)步和第(6)步，直至全部电解加工过程结束。
2、根据权利要求1所述的柱形回转体零件外表面微细织构电解加工方法，其特征在于：制作柔性电解屏蔽膜(1)时，将柔性电解屏蔽膜制作成具有绝缘层及金属层的双层复合柔性电解屏蔽膜；电解加工时直接利用其金属层作为电解阴极。
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