CN102234832A - 金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺 - Google Patents
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Abstract
一种金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，通过本发明的电解工艺中的分步去除法或运动去除法，在去除内孔相贯线处毛刺的前提下，不扩大孔径，不产生倒角，不破环内孔端面的表面质量，同时降低孔壁表面粗糙度，达到了精密可控的去除效果，另外还有加工效率高，能在数秒内去除深孔、小孔、盲孔、交叉孔或者内孔凹处的毛刺，工具电极只沿直线运动，易于自动控制，以及工具电极无损耗，无残余应力和切削热产生，加工质量好，不影响非毛刺区域的光洁度和尺寸精度的优点。
Description
技术领域
本发明属于特种加工技术领域，具体涉及一种金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺。
背景技术
在机械加工中，被加工工件的边角、棱部位上均易产生切削毛刺，特别是金属机械零件内孔相贯线处毛刺，其毛刺尺寸的大小和形状，因被加工工件的材质、终端部位的形态、所用刀具的几何参数及切削加工条件等的不同而不同。不论怎样改变切削条件，切削毛刺的产生是不可避免的，但在一定条件下，可以按照需要将其控制在一个适当的范围内，只是毛刺尺寸的大小及其形状上有所差异而已。
由于毛刺的存在将导致整个机械系统不能正常工作，使可靠性、稳定性降低。当存在毛刺的机器做机械运动或震动时，脱落的毛刺会造成机器滑动表面过早磨损、噪音增大，甚至使机构卡死，动作失灵等后果。
特别是用于发动机的具有精密配合要求的机械零件和燃油通道，例如内圆配合面和相贯线在经过钻削、铰削、珩磨等加工工序之后，残留的毛刺可能进入汽缸，损伤配合面，造成机器故障。
如何在不破坏已加工表面粗糙度、不扩大孔径尺寸且不产生倒角的前提下，清除内孔相贯线处的毛刺，在生产中有特殊需求，仍为有待解决的技术问题。
目前去除毛刺主要采用锉刀、刮刀、油石、砂布、钢丝刷轮、滚磨、振动、喷沙和撞击等手工或机械方式以及化学、高温热能、水喷射、磨料磨削、磁力、电解等非机械方式。其中，手工或机械去毛刺是最早、最广泛采用的方法，其特点是使用简单、成本低，但此类加工的零件质量精度已不能满足更为严格的标准要求。
化学去毛刺工艺是一种纯化学的浸泡工艺，生产效率高，可大批量，一次性去除毛刺，但在去除毛刺的同时，对工件的尺寸略有影响，不适于精密工件上的毛刺去除。
高温热能去毛刺技术，是利用高温去除零件的毛刺和飞边。其原理为：将加工零件置于密封腔内，充入一定比例的可燃气体，由火花塞点燃产生瞬间高温清除毛刺。此法可以用于各种金属、塑料、皮革材料的任何结构形状的工件，但毛刺去除后会产生二次毛刺、烧伤、或残余应力等，也不适于低熔点合金材料。
水喷射去毛刺是利用专用泵，把水或含有水溶性油的水加压后，从特殊设计的喷嘴以一定的形状如扇形、锥形等喷射出去，产生巨大的冲击能量对零件进行冲击，达到去除毛刺的目的。这种工艺去毛刺能力稳定，生产效率高，适用于去除尺寸较大容易折断的毛刺，以及去除孔内毛刺，如深孔、盲孔、小孔和狭缝等部位的毛刺。但由于其压力很高，冲击力很大，会损伤制品表面。
磨料磨削包括滚筒研磨和挤压研磨；滚筒研磨是将工件与一定比例的磨料、添加剂等放在滚筒内，当滚筒滚动时，工件和磨料不断的碰撞而磨削掉毛刺和飞边。滚筒研磨的设备价格便宜，生产效率高，适用于去除刚性较好的各种工件和冲压件的毛刺以及锻、铸毛坯件的飞边和毛刺。但该方法在去除毛刺的同时，也把零件的棱角磨圆了，甚至有时会产生零件毛刺还未去掉，有些不应有的圆角已经很大了。挤压研磨是利用具有一定粘弹性的物质作为介质，在介质中掺入磨料颗粒，形成半流体专用磨料，将该磨料反复挤过被加工表面而产生，相当于研磨切削作用的一种加工方法。这种方法适用于要求严格的精密工件、复杂型腔的零件和薄壁零件，但是不适用于有盲孔的零件。另外，磨料磨削去毛刺工艺中，磨粒不易清洗，特别是小孔处的磨粒，要在溶剂中进行特殊清洗。
磁力去毛刺是一种利用磁场和磁性磨料进行去毛刺和表面加工的新技术。其原理是将需要去毛刺的工件放入两磁极形成的磁场中，在工件和磁极之间放入磁性磨料，当工件在磁场中旋转并做轴向振动时，在磁场的作用下，工件和磨料发生相对运动，磨料就对工件表面进行研磨加工，达到去毛刺的目的。这种方法有无粉尘、无腐蚀、效率高、质量好、易于实现自动化的优点；但在工件的棱角处易于倒圆产生倒角。
电解去毛刺较其他方法有以下优点：应用范围广，凡是导电材料均可应用，且不受材料的强度、硬度和韧性等影响；可去除小孔、深孔、盲孔、交叉孔、内孔凹处等处的毛刺，不影响非毛刺区域的表面光洁度。但一般电解去毛刺的作用区域难于控制，可能影响已加工工件的尺寸和形状精度。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，在去除内孔相贯线处毛刺的前提下，不扩大孔径，不产生倒角，不破环内孔端面的表面质量，同时降低孔壁表面粗糙度，达到精密可控的去除效果，另外还有加工效率高，能在数秒内去除深孔、小孔、盲孔、交叉孔或者内孔凹处的毛刺，工具电极只沿直线运动，易于自动控制，以及工具电极无损耗，无残余应力和切削热产生，加工质量好，不影响非毛刺区域的光洁度和尺寸精度的优点。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，首先对前道工序加工出的内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1，采用有绝缘层10且外表面覆有弹性膜9的挡板8，将挡板8带有弹性膜9的部分填入工件1将内孔相贯线3处的内孔4内端面密封，并将该内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1定位后装夹在工作台上，然后选择外径小于内孔4内径的中空金属圆柱管作为圆柱形中空电极14，在圆柱形中空电极14的外壁和内壁上分别覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17，覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14的整体外径要小于内孔4的内径，将覆盖上电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14的端面打磨平整以保持裸露，随之通过加工台移动调整工件1的位置和方向把该圆柱形中空电极14装入内孔4中，直至将该圆柱形中空电极14置于内孔4中并保持圆柱形中空电极14的底端同弹性膜9之间为预设的起始间隙范围，还保持圆柱形中空电极14的中心轴线和内孔4的中心轴线相一致，将钝性电解盐溶液由圆柱形中空电极14内部冲入圆柱形中空电极14与挡板8间，并从圆柱形中空电极14的外壁与内孔4内壁之间的间隙喷出，同时把内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1作为阳极并把圆柱形中空电极14作为阴极分别接入高频脉冲电源12的正极和负极，根据毛刺11的分布和形态设定高频脉冲电源的电压、脉宽Ton和占空比参数，之后开启高频脉冲电源12后用分步去除法或运动去除法去除内孔4相贯线3处的毛刺。
所述的钝性电解盐溶液为NaNO3或NaClO3电解液。
所述的覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14能由仅覆盖有电极外壁绝缘层13的圆柱形中空电极14所替代。
所述的分步去除法为开启高频脉冲电源12后，经过预设的时间后关断高频脉冲电源12，将圆柱形中空电极14沿其中心轴线向下移动并最终保持其底端同弹性膜9之间为预设的终止间隙范围，按照预设值分别设定高频脉冲电源12的电压、脉宽Ton和占空比参数，并开启高频脉冲电源12进行对电压、脉宽Ton和占空比参数的实时控制加工，实时控制加工按照高频脉冲电源的电解加工去毛刺原理，即毛刺越小脉宽Ton设定就越小，加工到预设时间后关断高频脉冲电源12，此时停止钝性电解盐溶液的冲入，将圆柱形中空电极14从内孔4内移出。
所述的运动去除法在为开启高频脉冲电源12后，通过控制圆柱形中空电极14沿其中心轴线向下以预定的速度V0匀速移动并最终停留在圆柱形中空电极14的底端同弹性膜9之间为预设的终止间隙范围内，在匀速移动过程中实时控制高频脉冲电源12的电压、脉宽和占空比，实时控制加工按照高频脉冲电源的电解加工去毛刺原理，即毛刺越小脉宽Ton设定就越小，当控制圆柱形中空电极14停留在圆柱形中空电极14的底端同弹性膜9之间为预设的终止间隙范围内时，关断高频脉冲电源12，此时停止钝性电解盐溶液的冲入，将圆柱形中空电极14从内孔4内移出。
通过本发明的电解工艺中的分步去除法或运动去除法，在去除内孔相贯线处毛刺的前提下，不扩大孔径，不产生倒角，不破环内孔端面的表面质量，同时降低孔壁表面粗糙度，达到了精密可控的去除效果，另外还有加工效率高，能在数秒内去除深孔、小孔、盲孔、交叉孔或者内孔凹处的毛刺，工具电极只沿直线运动，易于自动控制，以及工具电极无损耗，无残余应力和切削热产生，加工质量好，不影响非毛刺区域的光洁度和尺寸精度的优点。
附图说明
附图是本发明的针对柱塞套的总体工作原理结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更详细的说明。
实施例1：
如附图所示，选用的工件1为柱塞套，柱塞套侧壁有进回油孔与内壁相交，在加工完两个进回油孔后，必然有毛刺外翻，为了保证柱塞套与柱塞紧密配合，最后一道工序是珩磨柱塞孔内壁，使得毛刺又内翻至进回油孔内，毛刺11位于内孔4相贯线3处，这时采用金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，首先对前道工序加工出的内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1，采用有绝缘层10且外表面覆有弹性膜9的挡板8，挡板8表面覆有弹性膜9，能保证电解液在端面无渗漏，即使端面有少量的分布电场，也不会被加工而导致表面的破坏，其实现了对工件的支撑、定位和内孔端面的密封的功能。将挡板8带有弹性膜9的部分填入工件1将内孔相贯线3处的内孔4内端面密封，并将该内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1定位后装夹在工作台上，然后选择外径小于内孔4内径的中空金属圆柱管作为圆柱形中空电极14，在圆柱形中空电极14的外壁和内壁上分别覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17，覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14的整体外径要小于内孔4的内径，将覆盖上电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14的端面打磨平整以保持裸露，随之通过加工台移动调整工件1的位置和方向把该圆柱形中空电极14装入内孔4中，直至将该圆柱形中空电极14置于内孔4中并保持圆柱形中空电极14的底端同弹性膜9之间为预设的起始间隙范围，还保持圆柱形中空电极14的中心轴线和内孔4的中心轴线相一致，将钝性电解盐溶液由圆柱形中空电极14内部冲入圆柱形中空电极14与挡板8间，并从圆柱形中空电极14的外壁与内孔4内壁之间的间隙喷出，同时把内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1作为阳极并把圆柱形中空电极14作为阴极分别接入高频脉冲电源12的正极和负极，根据毛刺11的分布和形态设定高频脉冲电源的电压、脉宽Ton和占空比参数，之后开启高频脉冲电源12后用分步去除法去除内孔4相贯线3处的毛刺，所述的分步去除法为开启高频脉冲电源12后，经过预设的时间后关断高频脉冲电源12，将圆柱形中空电极14沿其中心轴线向下移动并最终保持其底端同弹性膜9之间为预设的终止间隙范围，按照预设值分别设定高频脉冲电源12的电压、脉宽Ton和占空比参数，并开启高频脉冲电源12进行对电压、脉宽Ton和占空比参数的实时控制加工，实时控制加工按照高频脉冲电源的电解加工去毛刺原理，即毛刺越小脉宽Ton设定就越小，加工到预设时间后关断高频脉冲电源12，此时停止钝性电解盐溶液的冲入，将圆柱形中空电极14从内孔4内移出。所述的钝性电解盐溶液为NaNO3或NaClO3电解液。所述的覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14能由覆盖有电极外壁绝缘层13的圆柱形中空电极14所替代。
实施例2：
如附图所示，所选用的工件1为柱塞套，柱塞套侧壁有进回油孔与内壁相交，在加工完两个进回油孔后，必然有毛刺外翻，为了保证柱塞套与柱塞紧密配合，最后一道工序是珩磨柱塞孔内壁，使得毛刺又内翻至进回油孔内，毛刺11位于内孔4相贯线3处，金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，首先对前道工序加工出的内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1，采用有绝缘层10且外表面覆有弹性膜9的挡板8，挡板8表面覆有弹性膜9，能保证电解液在端面无渗漏，即使端面有少量的分布电场，也不会被加工而导致表面的破坏，其实现了对工件的支撑、定位和内孔端面的密封的功能。将挡板8带有弹性膜9的部分填入工件1将内孔相贯线3处的内孔4内端面密封，并将该内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1定位后装夹在工作台上，然后选择外径小于内孔4内径的中空金属圆柱管作为圆柱形中空电极14，在圆柱形中空电极14的外壁和内壁上分别覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17，覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14的整体外径要小于内孔4的内径，将覆盖上电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14的端面打磨平整以保持裸露，随之通过加工台移动调整工件1的位置和方向把该圆柱形中空电极14装入内孔4中，直至将该圆柱形中空电极14置于内孔4中并保持圆柱形中空电极14的底端同弹性膜9之间为预设的起始间隙范围，还保持圆柱形中空电极14的中心轴线和内孔4的中心轴线相一致，将钝性电解盐溶液由圆柱形中空电极14内部冲入圆柱形中空电极14与挡板8间，并从圆柱形中空电极14的外壁与内孔4内壁之间的间隙喷出，同时把内孔4相贯线3处带毛刺11的工件1作为阳极并把圆柱形中空电极14作为阴极分别接入高频脉冲电源12的正极和负极，根据毛刺11的分布和形态设定高频脉冲电源的电压、脉宽Ton和占空比参数，之后开启高频脉冲电源12后用运动去除法去除内孔4相贯线3处的毛刺，所述的运动去除法在为开启高频脉冲电源12后，通过控制圆柱形中空电极14沿其中心轴线向下以预定的速度V0匀速移动并最终停留在圆柱形中空电极14的底端同弹性膜9之间为预设的终止间隙范围内，在匀速移动过程中实时控制高频脉冲电源12的电压、脉宽和占空比，实时控制加工按照高频脉冲电源的电解加工去毛刺原理，即毛刺越小脉宽Ton设定就越小，当控制圆柱形中空电极14停留在圆柱形中空电极14的底端同弹性膜9之间为预设的终止间隙范围内时，关断高频脉冲电源12，此时停止钝性电解盐溶液的冲入，将圆柱形中空电极14从内孔4内移出。所述的钝性电解盐溶液为NaNO3或NaClO3电解液。所述的覆盖有电极外壁绝缘层13和电极内壁绝缘层17的圆柱形中空电极14能由覆盖有电极外壁绝缘层13的圆柱形中空电极14所替代。
Claims (5)
1.一种金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，其特征在于：首先对前道工序加工出的内孔(4)相贯线(3)处带毛刺(11)的工件(1)，采用有绝缘层(10)且外表面覆有弹性膜(9)的挡板(8)，将挡板(8)带有弹性膜(9)的部分填入工件(1)将内孔相贯线(3)处的内孔(4)内端面密封，并将该内孔(4)相贯线(3)处带毛刺(11)的工件(1)定位后装夹在工作台上，然后选择外径小于内孔(4)内径的中空金属圆柱管作为圆柱形中空电极(14)，在圆柱形中空电极(14)的外壁和内壁上分别覆盖有电极外壁绝缘层(13)和电极内壁绝缘层(17)，覆盖有电极外壁绝缘层(13)和电极内壁绝缘层(17)的圆柱形中空电极(14)的整体外径要小于内孔(4)的内径，将覆盖上电极外壁绝缘层(13)和电极内壁绝缘层(17)的圆柱形中空电极(14)的端面打磨平整以保持裸露，随之通过加工台移动调整工件(1)的位置和方向把该圆柱形中空电极(14)装入内孔(4)中，直至将该圆柱形中空电极(14)置于内孔(4)中并保持圆柱形中空电极(14)的底端同弹性膜(9)之间为预设的起始间隙范围，还保持圆柱形中空电极(14)的中心轴线和内孔(4)的中心轴线相一致，将钝性电解盐溶液由圆柱形中空电极(14)内部冲入圆柱形中空电极(14)与挡板(8)间，并从圆柱形中空电极(14)的外壁与内孔(4)内壁之间的间隙喷出，同时把内孔(4)相贯线(3)处带毛刺(11)的工件(1)作为阳极并把圆柱形中空电极(14)作为阴极分别接入高频脉冲电源(12)的正极和负极，根据毛刺(11)的分布和形态设定高频脉冲电源的电压、脉宽Ton和占空比参数，之后开启高频脉冲电源(12)后用分步去除法或运动去除法去除内孔(4)相贯线(3)处的毛刺。
2.根据权利要求1所述的金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，其特征在于：所述的覆盖有电极外壁绝缘层(13)和电极内壁绝缘层(17)的圆柱形中空电极(14)能由仅覆盖有电极外壁绝缘层(13)的圆柱形中空电极(14)所替代。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，其特征在于：钝性电解盐溶液为NaNO3或NaCl03电解液。
4.根据权利要求1所述的金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，其特征在于：所述的分步去除法为开启高频脉冲电源(12)后，经过预设的时间后关断高频脉冲电源(12)，将圆柱形中空电极(14)沿其中心轴线向下移动并最终保持其底端同弹性膜(9)之间为预设的终止间隙范围，按照预设值分别设定高频脉冲电源(12)的电压、脉宽Ton和占空比参数，并开启高频脉冲电源(12)进行对电压、脉宽Ton和占空比参数的实时控制加工，实时控制加工按照高频脉冲电源的电解加工去毛刺原理，即毛刺越小脉宽Ton设定就越小，加工到预设时间后关断高频脉冲电源(12)，此时停止钝性电解盐溶液的冲入，将圆柱形中空电极(14)从内孔(4)内移出。
5.根据权利要求1所述的金属机械零件内孔相贯线处毛刺的精密可控电解去除工艺，其特征在于：所述的运动去除法在为开启高频脉冲电源(12)后，通过控制圆柱形中空电极(14)沿其中心轴线向下以预定的速度V0匀速移动并最终停留在圆柱形中空电极(14)的底端同弹性膜(9)之间为预设的终止间隙范围内，在匀速移动过程中实时控制高频脉冲电源(12)的电压、脉宽和占空比，实时控制加工按照高频脉冲电源的电解加工去毛刺原理，即毛刺越小脉宽Ton设定就越小，当控制圆柱形中空电极(14)停留在圆柱形中空电极(14)的底端同弹性膜(9)之间为预设的终止间隙范围内时，关断高频脉冲电源(12)，此时停止钝性电解盐溶液的冲入，将圆柱形中空电极(14)从内孔(4)内移出。
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