CN102941383B - 剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置及其加工工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置及其加工工艺方法，属于剃须刀静刀盖机械加工技术领域，它基于电解加工原理，采用工具阴极对静刀盖毛坯的内壁进行减薄加工成形；在对静刀盖毛坯进行电解加工过程中，所述静刀盖毛坯相对于工具阴极直线进给的同时伴随着绕自身轴线的转动，所述静刀盖毛坯与工具阴极形成的加工间隙不断高速(10m/s-20m/s)流过电解加工所需的电解液。本发明不仅能够加工效率高、加工过程稳定、精度高的，而且实现了静刀盖内壁的优质、高效加工。

Description

剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置及其加工工艺方法

技术领域

本发明涉及一种剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置及其加工工艺方法，属于剃须刀静刀盖机械加工技术领域。

背景技术

随着新技术、新材料、新工艺的开发和研究不断深入，在剃须刀行业内，静刀盖加工成为急需改进和研究的课题。为了使毛发充分进入静刀盖与动刀刃配合的剪切区域且保证静刀盖强度和刚性，静刀盖壁厚通常减薄加工至0.1mm左右；为了能够减少动刀刃磨损，提高其使用寿命，静刀盖内壁应保证高的表面质量。

目前为了保证静刀盖内壁高表面质量以及毛发高进入率，静刀盖通常采取先进行外表面群缝加工，再进行内壁减薄加工的工艺路线。其中，静刀盖内壁减薄主要加工方法包括管子砂套磨、数控车床精加工、电火花加工和电解磨削等。

采用管子砂套磨的减薄加工工艺，磨削过程中，静刀盖内壁表面粗糙度受金刚砂颗粒粗细影响，一般都需要多次磨削加工，加工效率低，由于管子砂套在旋转过程中，砂管线速度不一样，静刀盖内壁表面高低不同，也给后续加工增加难度；数控车床精加工，由于静刀盖内壁结构复杂且加工部位宽度较小，使得切削加工难度增加，且切削加工内壁表面粗糙度较低，还需增加表面衍磨处理，加工成本较高；电火花加工为了获得高的表面粗糙度，加工速度应较低，电极损耗很大，使得静刀盖内壁加工重复精度降低，而且电火花加工设备投入巨大，因此很难形成更大规模的批量生产；电解磨削是由电解作用和机械磨削作用相复合而进行加工的，磨头安装在主机上作为工具阴极，为了获得高的表面质量以及加工精度，主机旋转速度一般设计在12000rpm-16000rpm，磨头向下压力为0.4Mpa - 0.5 Mpa，由于磨头加工静刀盖磨面周边要求小圆角过渡，导致电解磨削时磨头边缘易出现尖端放电效应，磨头周边损耗加剧，需频繁采用平磨或电火花加工修整磨头，不仅增加了磨头成本，同时使生产效率降低，静刀盖内壁加工一致性变差。

电解加工，是对作为阳极的金属工件在电解液中进行阳极溶解而去除材料，实现工件加工成形的工艺过程，相较于其他加工工艺，采用电解加工进行静刀盖内壁减薄具有加工效率高、工具阴极无损耗、不存在机械切削力等特点。其基本工艺过程为：工具阴极以一定速度向静刀盖直线进给，其中工具阴极加工部位尺寸为要求加工的静刀盖内壁尺寸加上端面平衡间隙，在脉冲电源作用下，工具阴极与静刀盖内壁保持0.1mm-0.2mm的加工间隙，电解液在加工间隙高速(10m/s- 20m/s)流动，进给达到一定深度后，完成静刀盖内壁减薄加工。

由于静刀盖内壁结构复杂，采用上述加工方法，加工间隙内流场分布不均匀，内壁表面易产生流痕，且随着工具阴极进给深度增加，加工间隙流场条件进一步恶化，局部区域缺液，最终导致短路现象的发生。

发明内容

本发明针对目前剃须刀静刀盖内壁减薄加工工艺的不足，提出一种加工效率高、加工过程稳定、精度高的静刀盖内壁减薄电解加工装置及其加工工艺方法，实现了静刀盖内壁的优质、高效加工。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工工艺方法，基于电解加工原理，采用工具阴极对静刀盖毛坯的内壁进行减薄加工成形；在对静刀盖毛坯进行电解加工过程中，所述静刀盖毛坯相对于工具阴极直线进给的同时伴随着绕自身轴线的转动，所述静刀盖毛坯与工具阴极形成的加工间隙不断高速(10m/s-20m/s)流过电解加工所需的电解液。

所述静刀盖毛坯相对于工具阴极的直线进给速度为0.3mm/min-0.5mm/min，而静刀盖毛坯绕自身轴线转动的速度为200rpm-500rpm。

所述电解液由工具阴极外侧流入加工间隙、而由工具阴极中心出液孔流出加工间隙，电解液的流动方式为反向收敛流动。

所述电解液为硝酸钠水溶液与饱和乙二胺四乙酸溶液配制而成的混合液；所述硝酸钠水溶液质量分数为8%-10%，所述乙二胺四乙酸溶液质量分数为0.5%-1%。

本发明的另一技术目的是提供一种剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置，包括电解加工系统，以及电解液循环过滤系统，所述电解加工系统包括工具阴极、用于夹持安装工具阴极的阴极夹具、用于推动静刀盖毛坯向工具阴极直线进给的工件进给装置，以及用于驱动静刀盖毛坯绕自身轴线转动的工件转动装置。所述阴极夹具包括密封体，工具阴极通过阴极压板、压板固定螺钉设置在密封体的腔室内，密封体的腔壁开设有与电解液循环过滤系统连通的进液孔、出液孔；所述工件进给装置包括机床主轴，该机床主轴的输出端通过电机安装板、电机安装螺钉固定设置工件转动装置；所述工件转动装置包括电机装置，该电机装置的输出轴外侧设置有导电环，且电机装置的输出轴与电机连接杆同轴、过盈配合连接，静刀盖安装座固定设置在电机连接杆端部内侧的凹形槽中，电机连接杆端部外侧的螺纹固定连接压紧螺母，静刀盖毛坯通过压紧螺母设置在静刀盖安装座内部，所述电机连接杆、静刀盖安装座、静刀盖毛坯伸入密封体内部，电机连接杆、静刀盖安装座与密封体腔壁滑动配合。

密封体由上密封腔与下密封腔体安装板通过螺钉连接形成，下密封腔体安装板固定设置在工作平台，上密封腔通过两侧设置的定位销与电机连接杆径向位置保持相对固定。

所述工具阴极加工部位沿周向和径向皆均匀开设有通液槽，而工具阴极侧面的非加工部位绝缘处理。

根据以上的技术方案，相对于现有技术，本发明的有益效果为：

(一)本发明静刀盖毛坯作直线进给运动同时绕自身轴线转动，加工间隙内电解液分布均匀，流场稳定性好。

(二)本发明采用加工部位沿径向和周向开设均匀分布通液槽的工具阴极，避免加工间隙内缺液，可实现0.05mm-0.1mm的小间隙加工，通过加工间隙的电流密度高，静刀盖内壁材料去除速度快且加工精度高。

(三)本发明给出的静刀盖内壁减薄电解加工工艺，与电火花加工、数控车床精加工，电解磨削等工艺相比，工具阴极无损耗，可实现静刀盖内壁优质、高效加工，表面粗糙度Ra可达0.3um-0.6um。

附图说明

图 1 为本发明剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置整体结构示意图；

图 2 为本发明剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置工作箱内结构示意图；

图3为本发明剃须刀静刀盖内壁减薄加工前示意图，其中：(b)图是(a)图的A-A剖视图；

图4为本发明剃须刀静刀盖内壁减薄加工后示意图，其中：(b)图是(a)图的B-B剖视图；

图 5为本发明静刀盖内壁减薄加工工具阴极结构示意图，其中：(b)图是(a)图中I部分的放大结构示意图；

图中：1、传动装置，2、机床运动控制系统，3、脉冲电源，4、机床主轴，5、电机安装板，6、导电环，7、电机连接杆，8、腔体固定螺钉，9、压力表，10、定位销，11、上密封腔，12、工作箱，13、下密封腔体安装板，14、腔体安装板固定螺钉，15、工作平台，16、机床工作台，17、过滤器，18、调压阀， 19、电解液泵，20、溢流阀，21、过滤器，22、电解液槽，23、温控仪，24、加热器，25、工具阴极，26、阴极压板，27、压板固定螺钉，28、静刀盖毛坯，29、压紧螺母，30、静刀盖安装座，31、密封圈，32、密封圈压块， 33、压块固定螺钉，34、连接杆固定螺钉，35、安装板固定螺钉，36、电机安装螺钉，37、电机装置。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明所述剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置，包括：电解加工系统以及电解液循环过滤系统。电解加工系统包括：工作箱12，机床工作台16，工作平台15，传动装置1，脉冲电源3，以及机床运动控制系统2，工作箱12底部通过工作平台15固定设置在机床工作台16上。电解液循环过滤系统包括：过滤器17，调压阀18，电解液泵19，溢流阀20，过滤器21，电解液槽22，电解加工过程中启动电解液泵19，打开调压阀18，调节溢流阀20，电解液槽22中电解液经过滤器21，电解液泵19，调压阀18，过滤器17，以及电解液管道进入由上密封腔11、下密封腔体安装板13组成的密封体腔室中，由工作箱12以及电解液管道回流电解液槽22，为了保证电解加工过程中电解液温度稳定，电解液循环过滤系统还包括电解液温控系统，电解液温控系统包括加热器24、温控仪23，温控仪23用于对电解液温度进行检测，并将结果反馈给加热器24。

如图2所示为剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置工作箱内部结构，工作箱12内设置有工具阴极25，用于夹持安装工具阴极25的阴极夹具，用于推动静刀盖毛坯28向工具阴极25直线进给的工件进给装置，以及用于驱动静刀盖毛坯28绕自身轴线转动的工件转动装置，工件进给装置包括机床主轴4，以及设置在机床主轴4一端与工件转动装置相连的电机安装板5，其中电机安装板5通过安装板固定螺钉35固定于机床主轴4，通过电机安装螺钉36连接工件转动装置；所述工件转动装置包括电机装置37，导电环6，电机连接杆7，静刀盖安装座30，以及压紧螺母29，电机装置37的输出轴外部设置有导电环6，且电机连接杆7与电机装置37的输出轴同轴、过盈配合，静刀盖安装座30通过连接杆固定螺钉34设置于电机连接杆7端部内侧的凹槽，静刀盖毛坯28通过压紧螺母29与电机连接杆7端部外侧的螺纹固定设置在静刀盖安装座30内部，其中导电环6动子与电机装置37的输出轴同步转动，定子与脉冲电源3正极连接；所述阴极夹具包括上密封腔11、下密封腔体安装板13、定位销10以及阴极压板26，工具阴极25通过阴极压板26以及压板固定螺钉27固定设置在下密封腔体安装板13，下密封腔体安装板13通过腔体安装板固定螺钉14设置于工作平台15，上密封腔11通过腔体固定螺钉8固定设置在下密封腔体安装板13，压力表9用于观察电解加工过程中密封体腔室的电解液压力，上密封腔11通过两侧设置的定位销10与工件转动装置的电机连接杆7径向位置保持相对固定，电机连接杆7与上密封腔11之间设置有绝缘密封圈31，密封圈31通过压块固定螺钉33、密封圈压块32固定设置于上密封腔11凹型槽中，电解加工过程中电机连接杆7、静刀盖安装座30、静刀盖毛坯28伸入密封体内部，电机连接杆7、静刀盖安装座30与密封体腔壁滑动配合。

如图3所示为剃须刀静刀盖内壁减薄加工前示意图，此时静刀盖毛坯28已完成外表面群缝加工，静刀盖毛坯28内壁加工部位1^，、2^，处壁厚为0.5mm，图4所示为剃须刀静刀盖内壁减薄加工后示意图，静刀盖毛坯28内壁加工部位壁厚为0.1mm。静刀盖内壁减薄电解加工过程为：1)启动电解液循环过滤系统，以及电解液温控系统，电解液由工具阴极25外侧流入加工间隙，由工具阴极25中心出液孔流出加工间隙，电解液流动方式为反向收敛流动，其中工具阴极25结构如图5所示，加工部位内圈以及外圈沿径向均匀分布30个通液槽，为避免电解加工过程中静刀盖毛坯28侧壁杂散腐蚀，工具阴极25侧壁非加工部位进行绝缘处理；2)开启机床运动控制系统2、脉冲电源3，工件进给装置、工件转动装置根据机床运动控制系统2的代码指令，推动静刀盖毛坯28作直线进给运动同时绕自身轴线转动，所述静刀盖毛坯28与工具阴极25形成的加工间隙不断高速(10m/s-20m/s)流过电解加工所需的电解液，在脉冲电源3，电解液循环过滤系统作用下进行电解加工，其中静刀盖毛坯28绕自身轴线转动，使得电解加工过程中，加工间隙内电解液分布均匀，流场稳定；工具阴极25加工部位开设的通液槽，使得加工间隙内电解液流量不因加工间隙减小而减小，从而避免缺液，最终可实现0.05mm - 0.1 mm小间隙加工，静刀盖内壁加工精度高且材料去除速度快，表面粗糙度可达0.3um-0.6um。

上述剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工采用工艺参数为：电解液为质量分数8%-10%的硝酸钠水溶液和质量分数0.5%-1%的饱和乙二胺四乙酸溶液的混合液，电解液温控系统保持电解液温度27+1℃，电解液进口压力为0.3-0.4Mpa；静刀盖毛坯28直线进给速度为0.3mm/min-0.5mm/min，转动速度为200rpm -500rpm；脉冲电源3峰值电压为8-12V，占空比0.75，频率25KHz。

上面结合附图所描述的本发明优选具体实施例仅用于说明本发明的实施方式，而不是作为对前述发明目的和所附权利要求内容和范围的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。

Claims (3)

1.一种剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置，包括电解加工系统，以及电解液循环过滤系统，其特征在于：所述电解加工系统包括工具阴极、用于夹持安装工具阴极的阴极夹具、用于推动静刀盖毛坯向工具阴极直线进给的工件进给装置，以及用于驱动静刀盖毛坯绕自身轴线转动的工件转动装置；所述阴极夹具包括密封体，工具阴极通过阴极压板、压板固定螺钉设置在密封体的腔室内，密封体的腔壁开设有与电解液循环过滤系统连通的进液孔、出液孔；所述工件进给装置包括机床主轴，该机床主轴的输出端通过电机安装板、电机安装螺钉固定设置工件转动装置；所述工件转动装置包括电机装置，该电机装置的输出轴外侧设置有导电环，且电机装置的输出轴与电机连接杆同轴、过盈配合连接，静刀盖安装座固定设置在电机连接杆端部内侧的凹形槽中，电机连接杆端部外侧的螺纹固定连接压紧螺母，静刀盖毛坯通过压紧螺母设置在静刀盖安装座内部，所述电机连接杆、静刀盖安装座、静刀盖毛坯伸入密封体内部，电机连接杆、静刀盖安装座与密封体腔壁滑动配合。

2.根据权利要求1所述剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置，其特征在于：密封体由上密封腔与下密封腔体安装板通过螺钉连接形成，下密封腔体安装板固定设置在工作平台，上密封腔通过两侧设置的定位销与电机连接杆径向位置保持相对固定。

3.根据权利要求1所述剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置，其特征在于：所述工具阴极加工部位沿周向和径向皆均匀开设有通液槽，而工具阴极侧面的非加工部位绝缘处理。