CN101879694B - 便携式手持电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合装置 - Google Patents
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Abstract
一种便携式手持电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合加工装置，该装置采用手持式操作笔，操作笔包括外壳、外壳中装有可更换的阴极、外壳下部设置有可更换的防磨套构成，操作笔中设有电解液通路，并和储液罐通过输液管连通；加工时工件接电源正极，连通阴极的导线接电源负极，操作者手工控制操作笔在被加工表面依加工要求而动，电解液由储液罐经电解液通路流过外壳内部阴极与被加工工件表面间间隙实现预期加工；输液管上设置控制阀，输液管与外壳连接处通过密封胶实现密封。本装置可进行抛光加工、刻蚀加工和去毛刺加工，具有便于携带、成本低廉、使用方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于金属零件表面的电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合加工装置。
背景技术
许多机械零部件的表面需要抛光加工、刻蚀加工或去毛刺加工。目前，抛光、去毛刺、刻蚀加工通常采用单独的工艺装置完成。而在有些情况下，一个零件同时需要进行这三种加工，如果采用不同的工艺装置进行加工，操作不方便，且多套工艺装置的成本也较高。采用一套便携式的工艺装置完成上述三种工艺具有生产实用性。在实际生产中，许多零件表面不规则，且零件形状经常变化，为了实现不同形状零件的抛光、刻蚀和去毛刺加工，就需要充分发挥操作者的主观能动性，手持式工具具有优势。
电化学加工是利用阴阳极之间的电化学作用，在阳极表面产生电化学溶解，根据现有技术资料，电化学加工既可用于抛光加工，也可用于刻蚀加工和去毛刺加工。抛光加工、刻蚀加工和去毛刺加工的主要区别在于零件材料的去除规律和去除量有差别。抛光加工要求零件材料在宏观上均匀去除，材料去除区域即是抛光区域；刻蚀加工则要求零件材料局部去除，材料去除区域即是刻蚀部分；去毛刺加工要求零件材料在毛刺部位去除速度快，而在其它部位去除速度慢。
根据电化学加工原理，控制材料去除区域可通过两种方法实现，一是控制阴极形状；另一是控制阴极运动轨迹。研究者为了实现小面积阴极加工大面积零件，提出了移动阴极电化学加工技术，通过小面积阴极扫描大面积加工表面，实现零件表面抛光，此技术已被用于齿轮等零件表面的抛光，但是，由于该技术主要面向抛光加工，在设计阴极时，通常根据被加工表面形状设计，缺乏通用性。例如，将其用于刻蚀加工时，由于刻蚀过程需要阴极在任意方向移动时，材料去除规律基本一致，而根据被加工表面所设计的阴极形状难以满足这一点。用于去毛刺加工时，阴极面积比较小，且毛刺通常是锥形，阴极形状应当强化毛刺部位的电力线集中效应。为了采用一套装置完成抛光加工、刻蚀加工和去毛刺加工，阴极设计也必须满足这三方面的要求。
发明内容
为了实现电化学加工中采用一套装置同时进行抛光加工、刻蚀加工和去毛刺加工，本发明设计了一种便携式手持电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合加工装置。该装置通过操作者手工控制阴极移动轨迹，使阴极扫描零件全部被加工区域，实现任意形状区域的抛光，也可通过控制阴极移动轨迹，使阴极扫描零件部分被加工区域，实现任意图形的刻蚀。还可将阴极固定于毛刺位置上方，实现毛刺的快速去除。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用手持式操作笔，操作笔包括外壳、外壳中装有可更换的阴极、外壳下部设置有可更换的防磨套构成，阴极上部采用一根导线连通电源；操作笔中设有电解液通路，并和储液罐通过输液管连通；加工时工件接电源正极，连通阴极的导线接电源负极，电源通电，操作者手工控制操作笔在被加工表面依加工要求而动，电解液由储液罐经电解液通路流过外壳内部，再流过阴极与被加工工件表面间间隙实现预期加工；输液管上设置控制阀，输液管与外壳连接处通过密封胶实现密封。
操作笔中的阴极上部为整体圆柱形，下部为半圆柱形，以使阴极与操作笔外壳之间通过电解液，在整体圆柱形一端，有外螺纹；操作笔外壳为圆柱形，下端的外圆面有螺纹安装着防磨套，防磨套为台阶圆柱形，下端开有矩形缺口；阴极与操作笔外壳之间通过过盈配合固定，防磨套与操作笔外壳间通过螺纹连接固定，防磨套矩形缺口与阴极半圆(实体)部分同方向。
本发明的有益效果是：可以采用手工方式，用一套加工装置实现抛光、刻蚀和去毛刺加工，操作方便，装置结构简单、体积小，携带方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明装置的结构原理示意图。
图2是本发明装置操作笔A-A向视图。
图3是本发明装置操作笔B-B向视图。
图4是本发明装置阴极端部和防磨套的C向示意图。
图5是本发明装置阴极端部和防磨套的局部放大示意图。
图6是本发明装置阴极端部及防磨套与窄槽内角对应时的a-a向剖视图。
图7是本发明装置阴极端部及防磨套与窄槽内角对应时的a-b向剖视图。
图8是本发明装置阴极端部及防磨套与窄槽内角对应时的b-b向剖视图。
图9是本发明装置阴极端部及防磨套与窄槽内角对应时的c向视图。
图10是本发明装置用于去毛刺加工时的阴极端部及防磨套示意图。
图中，1.储液罐，2.电解液，3.输液管，4.控制阀，5.密封胶，6.外壳，7.阴极，8.防磨套，9.工件，10.外衬套，11.勒紧绳。
具体实施方式：
在图1中，本实施例采用手持式操作笔，操作笔包括外壳6、外壳中装有可更换的阴极7、外壳下部设置有可更换的防磨套8构成，阴极上部采用一根导线连通电源；操作笔中设有电解液通路，并和储液罐1通过输液管3连通；加工时工件9接电源正极，连通阴极的导线接电源负极，电源通电，操作者手工控制操作笔在被加工表面依加工要求而动，电解液2由储液罐经电解液通路流过外壳内部阴极与被加工工件表面间间隙实现预期加工；输液管3上设置控制阀4，输液管3与外壳6连接处通过密封胶5实现密封。
装在操作笔中的阴极可快速更换，操作笔中的阴极7上部为整体圆柱形，下部为半圆柱形，以使阴极与操作笔外壳间(笔芯)通过电解液，在整体圆柱形一端，有外螺纹，操作笔外壳为圆柱形，下端的外圆面有螺纹安装着防磨套8，防磨套8为台阶圆柱形，下端开有矩形缺口；阴极7与操作笔外壳6之间通过过盈配合固定，防磨套8与操作笔外壳间通过螺纹连接固定，防磨套8矩形缺口与阴极半圆(实体)部分同方向。操作笔外壳与工件接近端开有一个槽，槽与阴极半圆(实体)部分同方向。
阴极7与工件间留有0.1mm-1mm之间的间隙，使电解液2能通过阴极与工件表面间间隙。操作笔外壳6下部设置的防磨套8，是为防止长时间使用后，操作笔外壳端部磨损。加工不同类型的零件时，通过更换阴极7和防磨套8，以及控制阴极运动轨迹实现。
在加工时，打开输液管3上的控制阀4，储液罐1中液体经过输液管3，流过操作笔的笔芯和工件9表面间间隙，阴阳极通电，工件9表面与操作笔的笔芯相对部分发生电化学溶解反应，材料被去除，实现加工。
防磨套8材料采用硬质合金或聚四氟乙烯；阴极7材料采用不锈钢或铜；操作笔外壳材料采用ABS塑料。操作笔中阴极与电源的连接方式为：通过两个螺母，旋在阴极7整体圆柱部分上，夹紧与电源相连的导线。操作笔外壳6与输液管3的连接方式是：外壳上开的孔，直径较输液管外径大0.05mm，孔在外壳上的轴向位置在笔芯半圆(无材料)部分，靠近阴极整圆的位置，输液管插入外壳上的孔，与外壳胶粘结。
本装置用于抛光加工时的实施方式，图1中所示的阴极和防磨套是用于平面时的实施方式，阴极端部为平面，防磨套端部为平面。操作笔扫过平面上需抛光的区域，完成该区域抛光，图6-图9是用于窄槽时的实施方式，所采用的阴极端部形状为与窄槽内角形状对应的外角，防磨套端部形状为与窄槽内角形状对应的外角。防磨套端部在沿外角面，与阴极半圆部分的相同方向开槽。以实现窄槽尖角部位抛光。
本装置用于刻蚀加工时的实施方式，采用图1中所示的阴极和防磨套，阴极端部为平面，防磨套端部为平面。阴极按照所要刻蚀的图形形状运动，工件表面阴极扫描经过部分的材料被去除，达到刻蚀图案的目的，例如刻蚀中文字体“大”，操作者手持工具，按“大”字的写法移动工具，即可在零件表面刻蚀出“大”字。
本装置用于去毛刺加工时的实施方式，阴极端部为平面或球面，防磨套端部为平面，如图10在防磨套外部套一层布质外衬套10，并用勒紧绳11固定。去毛刺时，阴极与毛刺相对，并向毛刺逐渐移动，去除毛刺。
本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种便携式手持电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合加工装置，其特征在于：采用手持式操作笔，操作笔包括外壳(6)、外壳中装有可更换的阴极(7)、外壳下部设置有可更换的防磨套(8)，操作笔中设有电解液通路，并和储液罐(1)通过输液管(3)连通；加工时工件(9)接电源正极，连通阴极的导线接电源负极，电源通电，操作者手工控制操作笔在被加工表面依加工要求而动，电解液(2)由储液罐(1)经电解液通路流过外壳内部阴极与被加工工件表面间间隙实现预期抛光、刻蚀和去毛刺加工；输液管(3)上设置控制阀(4)，输液管(3)与外壳(6)连接处通过密封胶(5)实现密封；操作笔中的阴极(7)上部为整体圆柱形，下部为半圆柱形，以使阴极与操作笔外壳间通过电解液，在整体圆柱形一端，有外螺纹，操作笔外壳为圆柱形，下端的外圆面有螺纹安装着防磨套(8)，防磨套(8)为台阶圆柱形，下端开有缺口。
2.如权利要求1所述的便携式手持电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合加工装置，其特征在于：a)用于抛光平面时，所采用的阴极下端部为平面，防磨套端部也为平面；b)用于抛光窄槽时，所采用的阴极下端部形状为与窄槽内角形状对应的外角，防磨套端部形状为与窄槽内角形状对应的外角，防磨套端部在沿外角棱边方向，与阴极半圆部分的相同方向开槽。
3.如权利要求1所述的便携式手持电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合加工装置，其特征在于：用于刻蚀图案加工时，所采用的阴极下端部为平面，防磨套端部也为平面，刻蚀时工具依所刻蚀图案移动，工件上获得所需图案。
4.如权利要求1所述的便携式手持电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合加工装置，其特征在于：用于去毛刺加工时，所采用的阴极下端部为平面，防磨套端部为平面，在防磨套外部套一层布质外衬套(10)，并用勒紧绳(11)固定，去毛刺时阴极与毛刺相对并向毛刺逐渐移动，去除毛刺。
5.如权利要求1所述的便携式手持电化学抛光、刻蚀与去毛刺复合加工装置，其特征在于：用于去毛刺加工时，所采用的阴极下端部为球面，防磨套端部为平面，在防磨套外部套一层布质外衬套(10)，并用勒紧绳(11)固定，去毛刺时阴极与毛刺相对并向毛刺逐渐移动，去除毛刺。
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