CN102909445A - 一种电化学加工窄槽的ecm装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电化学加工窄槽的ECM装置及加工方法。本发明包括电源设备和基座，基座上设置机架，其特征在于所述的基座上设置用于盛放待加工零件的固定座，所述的机架上设置一升降滑动座，所述的升降滑动座位于固定座的上方，所述的升降滑动座内设置振动机构，所述升降滑动座的底部设置电极夹具和工具电极。本发明能有效地去除钝化膜，以保护工具电极，延长使用寿命。采用高频窄脉电源，可有效确保零件内部无残余内应力，以便获得更窄的槽距，提升产品的质量。

Description

一种电化学加工窄槽的ECM装置及加工方法

技术领域

本发明涉及窄槽加工装置及方法，尤其是对较难加工的材料进行精度较高的电化学加工窄槽的ECM装置及加工方法。

背景技术

ECM为电化学加工，自20世纪50年代问世以来，经过半个世纪的发展，现成为机械制造的一个重要分支。电解加工在我国最早运用在军事工业上，随着高新技术的发展以及新型军工产品的研制，新型难加工材料、高精度、高表面质量、复杂形状薄壁整体结构的零件日益增多，为电解加工开拓了更广阔的应用前景。

窄槽的加工工艺在我国已经发展成熟，窄槽零件广泛应用于军工产业、美容美发、生物化学等行业。随着时代的发展科技的进步，市场对窄槽的要求也越来越高，根据产品需要，零件在保证结构、强度的前提下，尽可能地减小槽的宽度，或是保证窄槽的精度要求。

我国目前大多采用铣削、磨削、冲压、电解等工艺加工窄槽，从加工成本、生产效率、加工精度、加工范围等方面比较，各种加工方法均有各自的优缺点，铣削、磨削、冲压等传统的加工方式由于受到刀具宽度、零件材料等方面的限制，加工窄槽的极限值较大，且刀具厚度的精度较难控制；此外，还会在零件表面残留毛刺或翻边，加工后的残留内应力会导致零件变形、影响产品的稳定性。

发明内容

本发明针对上述的缺陷，提供一种电化学加工窄槽的ECM装置及加工方法，减少了加工时对工具电极的损伤，延长了工具电极的使用寿命，加工出的窄槽光滑度好。

为此，本发明采取如下技术方案，一种电化学加工窄槽的ECM装置，包括电源设备和基座，基座上设置机架，其特征在于所述的基座上设置用于盛放待加工零件的固定座，所述的机架上设置一升降滑动座，所述的升降滑动座位于固定座的上方，所述的升降滑动座内设置振动机构，所述升降滑动座的底部设置电极夹具和工具电极。电化学放电加工在金属表面易形成钝化膜妨碍加工，若无法快速去除，会导致工具电极烧伤。振动机构可以让工具电极间歇性地工作，同时让水压呈现周期性的变化，更有效地去除钝化膜，保护工具电极。

所述的工具电极除底面外，其余表面覆有绝缘涂层。根据加工窄槽的形状、大小可以采用不同的电极加工，电极的形状和尺寸精度直接影响零件的尺寸和外形，加工时间的长短同样会影响槽宽尺寸，在精确控制时间比较困难的情况下，可以将电极表面涂层，仅留底部为工作面。

所述涂层的厚度为2um-0.10mm。涂层能保证工具电极在加工窄槽时，避免工具电极侧面由于加工时间长短对槽口尺寸精度的影响。

所述的电源设备采用高频窄脉电流，具有较好的加工效果。

利用上述ECM装置进行电化学加工窄槽的加工方法如下：

a、根据待加工零件的材料选取合适的电解液及浓度，根据待加工零件的尺寸精度对ECM装置的流场、加工间隙这类参数做模拟分析，确定加工液压力、电流；根据所选电解液的电流效率、零件材料的体积电化当量以及电流密度确定机床的进给速度。

b、根据模拟出的ECM装置参数，确定工具电极的尺寸、涂层面以及涂层厚度，加工制作工具电极，根据所需流场配置水套。

c、调试ECM机床，调制溶解电解液，保证电解液浓度、PH值达到预期范围；检测感应滞后等影响，保证振动机构与高频窄脉电源放电频率一致；设置进给速度、电源电压、水流压力、振动频率的参数。

d、最后，将工件用专用夹具装夹、对刀，配合水套开始试加工，并根据实际测量结果优化参数，经多次调整、优化参数后最终确保窄槽尺寸精度。

本发明具有以下有益效果，1.在升降滑动座上设有振动机构，该振动机构能有效配合工具电极进行工作，快速去除在电化学放电加工过程中形成在金属表面上钝化膜；振动机构可以让工具电极间歇性地工作，同时让水压呈现周期性的变化，更有效地去除钝化膜，以保护工具电极，延长使用寿命。

2.本发明采用高频窄脉电源，以及配合在工具电极的表面涂覆涂层的方法使电极工具在对加工难度大的材料（例如金属基复合材料）进行加工时，可有效确保零件内部无残余内应力，以便获得更窄的槽距，提升产品的质量。

3.工具电极可以被设计成各种外形，以满足生产的加工和制造过程中不同形状的加工需要。

附图说明

图1为发明ECM装置的结构示意图。

图2是采用传统加工方式加工薄壁窄槽的电镜图。

图3是采用本发明实施例中的薄壁窄槽的电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示的ECM装置，基座上连接机架，基座上安装用于盛放待加工零件的固定座，机架上安装一升降滑动座，升降滑动座位于固定座的上方，升降滑动座内设置振动机构，升降滑动座的底部安装电极夹具和工具电极。工具电极除底面外，其余表面覆有绝缘涂层，涂层的厚度为2um-0.10mm，还包括为整个ECM装置提供电源的电源设备，其采用高频窄脉电流。

本发明利用ECM机加工窄槽的操作步骤如下：

1、首先，根据待加工零件的材料选取合适的电解液及浓度；根据待加工零件的尺寸精度对ECM机的流场、加工间隙等参数做模拟分析，确定加工液压力、电流；根据所选电解液的电流效率、零件材料的体积电化当量以及电流密度确定机床的进给速度。

2、根据模拟出的参数，确定工具电极的尺寸、涂层面、涂层厚度（一般为2um-0.10mm），涂层的目的是保证工具电极在加工窄槽时，避免工具侧面由于加工时间长短对槽口尺寸精度的影响。加工制作工具电极，根据所需流场（包括压力、流向等）设计制作专用水套。

3、调试ECM机床，调制溶解电解液，保证电解液浓度、PH值达到预期范围；检测感应滞后等影响，保证振动机构与高频窄脉电源放电频率一致；设置进给速度、电源电压、水流压力、振动频率等参数。

4、最后，将工件用专用夹具装夹、对刀，配合水套开始试加工，并根据实际测量结果优化参数，通过反复调整、优化参数最终确保窄槽尺寸精度。

请参阅图2（放大倍数100），为采用传统工艺加工窄槽，可以清楚的看出在槽口底部有光亮的地方为翻边，同时槽口两边十分粗糙，当薄壁材料较软时更会使得零件产生变形。

请参阅图3（放大倍数100），为根据本发明的使用高频窄脉振动ECM加工出来的薄壁产品，其形状多样，不限材料工艺性，槽口两侧没有毛刺。

实验结果表明，采用本发明的高频窄脉振动ECM装置进行电解加工窄槽，相对于传统加工工艺，有以下优点：

1、电解加工原理是金属阳极溶于电解液，属于电化学腐蚀，故在加工时没有残留应，不会导致零件变形；

2、在正常工作环境下，阴极不会损坏，故窄槽的一致性很好；

3、电解加工所需阴极的尺寸、形状可以精确控制，故零件的槽宽加工范围更广，可以加工不同形状的窄槽；

4、由于阴极与零件不接触，故零件的槽口无毛刺、翻边。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种电化学加工窄槽的ECM装置，包括电源设备和基座，基座上设置机架，其特征在于所述的基座上设置用于盛放待加工零件的固定座，所述的机架上设置一升降滑动座，所述的升降滑动座位于固定座的上方，所述的升降滑动座内设置振动机构，所述升降滑动座的底部设置电极夹具和工具电极。

2.根据权利要求1所述的一种电化学加工窄槽的ECM装置，其特征在于所述的工具电极除底面外，其余表面覆有绝缘涂层。

3.根据权利要求2所述的一种电化学加工窄槽的ECM装置，其特征在于所述涂层的厚度为2um-0.10mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种电化学加工窄槽的ECM装置，其特征在于所述的电源设备采用高频窄脉电流。

5.一种电化学加工窄槽的加工方法，其特征在于加工步骤如下：

a、根据待加工零件的材料选取合适的电解液及浓度，根据待加工零件的尺寸精度对权1-权4所述的任一个ECM装置的流场、加工间隙这类参数做模拟分析，确定加工液压力、电流；根据所选电解液的电流效率、零件材料的体积电化当量以及电流密度确定机床的进给速度。

b、根据模拟出的ECM装置参数，确定工具电极的尺寸、涂层面以及涂层厚度，加工制作工具电极，根据所需流场配置水套。

c、调试ECM机床，调制溶解电解液，保证电解液浓度、PH值达到预期范围；检测感应滞后等影响，保证振动机构与高频窄脉电源放电频率一致；设置进给速度、电源电压、水流压力、振动频率的参数。

d、最后，将工件用专用夹具装夹、对刀，配合水套开始试加工，并根据实际测量结果优化参数，经多次调整、优化参数后最终确保窄槽尺寸精度。

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