CN101219517B - 三电极群孔电解加工夹具 - Google Patents
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Abstract
一种三电极群孔电解加工夹具，属电解加工领域。它由夹具主体(21)、阴极夹具、阳极夹具(3)组成；其中阴极夹具由压力传感器(23)、球形铰链(24)、带有阵列分布的微小凸台(26)的阴极压板(25)组成；所述夹具主体(21)还有两条分列在阳极主轴通道两侧的电解液流入通道，和一条与阳极主轴通道在同一轴线上的电解液流出通道，电解液通道使电解液沿工件阳极一端流向另一端后排出。利用本发明的电解加工夹具能够保证屏蔽膜与工件阳极紧密贴合，消除加工区域中的贫液区和空穴现象，显著提高加工精度和加工稳定性。
Description
技术领域
本发明的三电极群孔电解加工夹具，属电解加工领域。
背景技术
电解加工是一种特种加工技术，它是利用电化学阳极溶解原理去除材料的加工方法。具有加工速度快，表面质量好，工具无损耗，不受材料强度、韧性、硬度等限制以及无宏观切削力等突出优点，在航空航天、兵器、汽车、模具等行业中得到了广泛的应用。
具有群孔结构的零部件(通常有数百至数万个微小孔)大量存在于汽车、航空航天、兵器等领域，如过滤网、冷气导管等，其制造方法通常采用电火花加工或照相电解加工。由于电火花加工过程存在电极损耗，所以无论是采用单电极逐个孔加工方式还是采用群电极批量加工方式都需要制造多个电极，加工成本很高。由于电极制造以及更换电极都存在误差，因而很难满足加工精度要求；而且采用单电极形式，加工时间很长；群电极加工方式，群电极制造相当困难。照相电解加工群孔要经过涂胶、光绘、显影、电解以及去胶等一系列复杂而繁琐的工序，且加工同一批工件的每一件都要经过这些步骤，因此这种加工方法存在工艺复杂、制造成本高的问题。
发明专利“群孔电解加工方法及装置”(申请号：200610085360.1，公开号：CN 1895829A)提出了一种利用柔性屏蔽膜电解加工群孔类微结构的方法及装置，是一种高效、低成本的群孔电解方法及装置。但是，该发明中提及的装置中没考虑到如何使屏蔽膜与工件阳极紧密贴合，因此，加工中电解液会浸入屏蔽膜与工件阳极之间的区域，使屏蔽膜对加工区域限制减弱，导致加工精度下降；另外该发明中提及的装置采用电解正流方式，这种流动方式会使加工区压力不稳，易出现“死水区”。
发明内容
本发明的目的是为发明专利“群孔电解加工方法及装置”(申请号：200610085360.1，公开号：CN 1895829A)提出的群孔电解加工方法提供一种能够保证屏蔽膜与工件阳极紧密贴合，消除加工区域中的贫液区和空穴现象的电解加工夹具。利用本发明可以显著提高加工精度和加工稳定性。
一种三电极群孔电解加工夹具，由夹具主体、两组用于连接工具阴极与阴极主轴的阴极夹具、一组用于连接工件阳极与阳极主轴的阳极夹具组成；其中夹具主体有两条相对设置的阴极主轴通道和一个条阳极主轴通道，且所述阳极主轴通道位于上述两条阴极主轴通道中间且与两条阴极主轴通道垂直；其特征在于：所述的阴极夹具由压力传感器、球形铰链、带有阵列分布的微小凸台的阴极压板组成，所述压力传感器一端连接阴极主轴、另一端通过所述球形铰链连接阴极压板，所述阴极压板夹紧工件后每个微小凸台处于阴极上的各通孔之间的区域，保证凸台不与加工区域发生干涉；所述夹具主体还有两条分列在所述阳极主轴通道两侧的电解液流入通道，和一条与阳极主轴通道在同一轴线上的电解液流出通道，电解液通道使电解液沿工件阳极一端流向另一端后排出。
电解加工将工具阴极装入阴极夹具，通过阴极进给装置和阴极主轴使两个阴极压板同时相向运动，随着阴极主轴的运动，阴极压板上带有的阵列微小凸台将与工具阴极接触并产生一定压力，压力大小由传感器读出，当每个传感器读出的接触压力都满足一定范围时，表明工具阴极正确夹夹紧，否则需调整夹具。由于阴极压板的阵列微小凸台与工具阴极始终保持一定的接触压力，所以屏蔽膜不会在电解液的冲刷下产生浮动，加工稳定性和加工精度得到显著提高。另外，阴极压板上带有阵列分布的微小凸台，凸台的分布位置由工具阴极上的通孔的位置决定；两个阴极压板夹紧后每个凸台处于阴极上的各通孔之间的区域，保证凸台不与加工区域发生干涉。
如果压力传感器以加工区域的中心为圆心呈圆周对称安装方式，则可以防止阴极压板与工具阴极产生偏斜而出现一边已经压紧而另相对的另一边却没有压紧的情况。
如果电解液流入通道呈收敛状分布，则电解液流道分布使电解液从工件阳极的一端流向另一端，在通道内经历层流过渡、层流、紊流过渡等几个阶段，在进入加工区时已达到紊流状态，有利于流场的均匀稳定，消除贫液区和空穴现象，高加工精度和加工稳定性。
加工中只需要使用不同厚度的屏蔽膜就能达到调整加工间隙的目的。
附图说明
图1是群孔电解加工机床整体结构示意图。
图2是群孔电解加工区示意图。
图3是阴极压板示意图。
图4是压力传感器分布示意图。
图1中标号名称：1、机床平台，2、阳极主轴，3、阳极夹具，4、电解加工夹具，5、阴极进给装置，6、阴极主轴，7、球阀，8、电解液槽及电解液，9、加热器，10、热电偶，11、温控仪，12、过滤器，13、止回阀，14、多级离心水泵，15、止回阀，16、截止阀，17、球阀，18、精过滤器，19、阳极进给装置。
图2中标号名称：20、电解液进口管，21、夹具主体，22、电解液流入通道，23、压力传感器，24、球形铰链，25、阴极压板，26、微小凸台，27、电解液出口法兰，28、工具阴极，29、电解液流出通道，30、屏蔽膜，31、工件阳极，32、密封环。
具体实施方式
如图1所示，群孔电解加工机床包括了机床平台1、阳极主轴2、阳极夹具3、电解加工夹具4、阴极进给装置5、阴极主轴6、阳极进给装置19等，它们组成了机床本体。由两个球阀7、17、装满电解液的液槽8、两级过滤器12、18、两个止回阀13、15、不锈钢多级离心泵14、截止阀16以及管道组成了机床的电解液循环系统，供给加工用的电解液及排出电解产物。加热器9由热电偶10和温控仪11控制，对电解液槽8中的电解液进行加热。机床为一种三头柔性进给电解加工机床。
如图2所示，群孔子电解加工夹具的主体为绝缘材料，如环氧树脂、玻璃钢等。夹具主体上带有三个在一个平面内的主轴通道，其中两个相向同轴放置的阴极通道和一个与阴极通道垂直放置的阳极主轴通道。阴极通道和阳极通通分别安装阴极主轴6和阳极主轴2。阴极主轴6一端连接阴极进给装置5，另一端通过压力传感器23、球形铰链24、阴极压板25及其上的微小凸台26与工具阴极28相连。供液方式采用电解液三流道结构，即：两个电解液流入通道22位于阳极夹具两侧；一个电解液流出通道29位于夹具的中部，其两端与电解区和电解液出口法兰27相通。在电解液流入通道22的一端装有不锈钢电解液进液管20，在电解液流出通道29端部装有不锈钢电解液出口法兰27。电解液采用这种流动方式，可使电解液在通道内经历层流过渡、层流、紊流过渡等几个阶段，在进入加工区时已达到紊流状态，有利于流场的均匀稳定，消除贫液区和空穴现象。
如图3所示，阴极压板25上带有阵列分布的微小凸台26，凸台的分布位置由工具阴极上的通孔的位置决定，使夹紧后每个凸台处于阴极上的各通孔之间的区域，保证凸台不与加工区域发生干涉。
如图4所示，阴极压板25通过球形铰链24与多个压力传感器23相连。压力传感器以加工区域的中心为圆心呈圆周对称安装方式，以保证阴极压板25在工具阴极28表面产生均匀的压力。
下面结合图1、2、3、4，说明本发明方法的具体实施过程：
1、参考图1，由绝缘材料(如环氧树脂、玻璃钢等)制成的电解加工夹具4安放在群孔电解加工机床的工作箱中。
2、参考图2、3、4，夹具4有三个主轴通道，分别供阳极主轴2和两个阴极主轴6进给所用；三主轴通道端部安装密封环32，密封整个加工区域，防止电解液泄漏；用阳极夹具3将工件阳极31夹紧，通过阳极进给装置19和阳极主轴2将工件阳极31送入合适位置；将工具阴极装入阴极夹具，通过阴极进给装置5和阴极主轴6使两个阴极压板25同时相向运动，随着阴极主轴的运动，阴极压板25上带有的阵列微小凸台26将与工具阴极28接触并产生一定压力，压力大小由传感器23读出，当每个传感器读出的接触压力都满足一定范围时，表明工具阴极28被正确夹夹紧，否则需调整夹具。
然后接通电源，开始电解加工，当工件阳极31上加工出通孔后，电解加工结束。加工结束与否可通过压力传感器的读数来判断，当加工出通孔，电解液在工具阴极上的作用面积减小，因此传感器的读数会减小。
3、参考图1及图2，通过阴极进给装置5和阴极主轴6使两个阴极压板25同时相反运动，松开工件阳极31，即可取出工件。
4、参考图2，加工中若要调整加工间隙，则只需要使用不同厚度的屏蔽膜30就能达到此目的。
5、参考图1，电解液循环过滤装置，并由温控加热装置保持温度恒定；电解加工时，级离心水泵15将电解液送至电解加工夹具4，沿着夹具4两侧的电解液流入通道22流向阴极和阳极，从电解液流出通道29流出，经出口出口法兰27流回电解液槽8。
Claims (3)
1.一种三电极群孔电解加工夹具，由夹具主体(21)、两组用于连接工具阴极(28)与阴极主轴(6)的阴极夹具、一组用于连接工件阳极(31)与阳极主轴(2)的阳极夹具(3)组成；其中夹具主体(21)有两条相对设置的阴极主轴通道和一条阳极主轴通道，且阳极主轴通道位于上述两条阴极主轴通道中间且与两条阴极主轴通道垂直；其特征在于：
所述的阴极夹具由压力传感器(23)、球形铰链(24)、带有阵列分布的微小凸台(26)的阴极压板(25)组成，所述压力传感器(23)一端连接阴极主轴、另一端通过所述球形铰链(24)连接阴极压板(25)，所述阴极压板(25)夹紧工件后每个微小凸台处于阴极上的各通孔之间的区域，保证凸台不与加工区域发生干涉；
所述夹具主体(21)还有两条分列在所述阳极主轴通道两侧的电解液流入通道，和一条与阳极主轴通道在同一轴线上的电解液流出通道，电解液通道使电解液沿工件阳极一端流向另一端后排出。
2.根据权利要求1所述的三电极群孔电解加工夹具，其特征在于：所述的压力传感器(23)以加工区域的中心为圆心呈圆周对称安装方式。
3.根据权利要求1所述的三电极群孔电解加工夹具，其特征在于：所述电解液流入通道呈收敛状分布。
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