CN104339044A - 电解加工装置及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种电解加工装置的加工方法，其包括以下步骤：控制器设置初始加工间隙、加工电压及电解液注入之频率与流量；将工件阳极安装在电解槽中，控制器控制驱动台移动电解槽以对工件阳极进行初定位；将工件阳极与脉冲电源电性连接，驱动件驱动工具阴极使其位于预定加工间隙中；启动抽液泵，将电解液以恒定压力输送至电液伺服阀中；控制器控制驱动件带动工具阴极于加工间隙中上下往复运动，且控制器控制电液伺服阀以控制器设定的频率与流量对工具阴极注入所需的电解液，以使工件阳极加工区内的液压维持稳定。本发明还提供应用上述加工方法的电解加工装置。

Description

电解加工装置及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种电解加工装置及其方法，特别是涉及一种管电极电解加工装置及其方法。
背景技术
管电极电解加工（Shaped tube electrochemical drilling，简称STED）进行时，电解液从工具阴极即中空金属管（圆管或异型管）中高速流出，充满整个加工间隙。工具阴极进给，工件阳极在电化学反应作用下溶解并逐渐形成与金属管截面一致的孔形，同时电解液将电解产物带出加工区。
当电解液为中性盐溶液时，电解产物为絮状不溶物，如果絮状产物无法及时排出，将瞬间导通阴阳两极，造成火花放电甚至短路，损坏工具阴极及工件阳极。为此，一般通过振动工具阴极使其在加工间隙内形成压力波动，从而加快电解液更新速率进而有效排出絮状电解产物。然而，采用电极振动方式加工时，易于工件阳极表面形成流纹，使工件阳极的表面粗糙度增大。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供可降低工件表面粗糙度的电解加工装置及其方法。
一种电解加工装置，用于加工工件阳极，其包括控制器、驱动件、驱动台、电极夹具、工具阴极、脉冲电源模块、电解槽、储存有电解液的电解液箱及抽液泵，该驱动件、该驱动台及该脉冲电源模块均与该控制器电性连接，该电极夹具装设于该驱动件的驱动端上，该电解槽固设于该驱动台上，该工具阴极装设于该电极夹具上并与该脉冲电源模块电性连接，该抽液泵与该电解液箱及该电极夹具相连通。该控制器控制该驱动件驱动该工具阴极于该工件阳极的加工间隙中上下往复运动，该电解加工装置还包括电液伺服阀，该电液伺服阀连通该抽液泵及该电极夹具，并与该控制器电性连接，该控制器控制该电液伺服阀以与该工具阴极上下往复运动相匹配的频率及流量对该工具阴极注入所需电解液，以使该工具阴极上下往复运动时该工具阳极加工区内的液压维持稳定。
一种电解加工装置的加工方法，其包括以下步骤：控制器设置初始加工间隙、加工电压及电解液注入之频率与流量；将工件阳极安装在电解槽中，该控制器控制驱动台移动该电解槽以对该工件阳极进行初定位；将该工件阳极与脉冲电源电性连接，该控制器控制驱动件朝向该工件阳极运动，电流传感器感测电流变化并反馈给该控制器，以使该工件阳极与工具阴极精确对位，并使工具阴极位于预定加工间隙中；启动抽液泵，将电解液以恒定压力通过管道输送电液伺服阀；该控制器控制该驱动件带动该工具阴极于该加工间隙中上下往复运动，该控制器控制该电液伺服阀以其设定的频率与流量对工具阴极注入所需的电解液，以使该工具阴极朝向及远离该工件阳极运动时自该工件阳极向外排出的电解液排出量相等。
本发明的电解加工装置通过在电极夹具前装设一电液伺服阀，利用控制器控制电液伺服阀调节注入工具阴极中的电解液，使得工具阴极对工件阳极进行加工时，电解液压力稳定，从而避免产生流纹，降低工件阳极的表面粗糙度，提高加工质量。
附图说明
图1是本发明电解加工装置的原理示意图。
图2是本发明电解加工装置的加工流程图。
主要元件符号说明
电解加工装置 100
导线 200
工件阳极 300
管道 400
控制器 10
驱动器 21
驱动件 23
驱动台 25
电极夹具 30
工具阴极 40
脉冲电源模块 50
脉冲电源 52
电流传感器 54
电解槽 60
开口 61
电解液箱 70
抽液泵 80
电液伺服模块 90
蓄液器 92
电液伺服阀 94
伺服控制器 96
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的电解加工装置100包括控制器10、驱动器21、驱动件23、驱动台25、电极夹具30、工具阴极40、脉冲电源模块50、电解槽60、电解液箱70、抽液泵80、电液伺服模块90、多根导线200及多根管道400。该电解加工装置100用于电解加工定位于电解槽60中的工件阳极300。
驱动器21通过导线200与控制器10电性连接，以接收控制器10发出的指令。驱动件23及驱动台25均通过导线200与驱动器21电性连接，以使驱动器21可控制驱动件23及驱动台25的运动。本实施方式中，驱控制器10为计算机，驱动件23间隔设置于驱动台25上方。可以理解，驱动件23还可为固定装设于驱动台25上的升降装置。驱动器21也可以集成在控制器10中，直接利用控制器10控制驱动件23及驱动台25的运动。
电极夹具30固定装设于驱动件23的驱动端上。当驱动器21接收控制器10发出的指令后，驱动器21控制驱动件23驱动电极夹具30沿Z轴方向运动。电极夹具30大致为矩形状，其一端开设有注液口（图未示），且其内部开设有与注液口相通的通道（图未示）。本实施方式中，驱动件23在控制器10的控制下，可驱动电极夹具30上下往复运动，从而实现电极振动加工。可以理解，还可在电极夹具30或工件阳极300上安装微振动装置（如超声波发生器），同样可实现电极振动加工。
脉冲电源模块50包括脉冲电源52及电流传感器54。脉冲电源52通过导线200与控制器10电性连接。控制器10输出的电压经脉冲电源52后转变为脉冲电压。电流传感器54通过导线200与控制器10电性连接。
工具阴极40固定装设于电极夹具30上，其为中空管状，其中空部与电极夹具30的通道相连通。工具阴极40还通过导线200与脉冲电源52电性连接，以获取加工脉冲电压。电流传感器54还与连接脉冲电源52与工具阴极40的导线200相连接，用于感测脉冲电流信息并将其反馈给控制器10。
电解槽60固定装设于驱动台25上，当驱动台25接收控制器10发出的指令后，驱动台25可带动电解槽60沿X、Y两个方向运动。电解槽60为一具有开口61的矩形槽，其开口61朝向驱动件23。电解槽60用于收集电解液。电解液箱70用于储存电解液，且其通过管道400与电解槽60相连通。本实施方式中，电解液为中性电解液。抽液泵80通过管道400与电解液箱70相连接，用于抽取电解液箱70中的电解液。
电液伺服模块90包括蓄液器92、电液伺服阀94及伺服控制器96。蓄液器92通过管道400与抽液泵80的出口相连通，用于储蓄由抽液泵80抽出的电解液。电液伺服阀94通过管道400与蓄液器92相连通，且其出口通过管道400与电极夹具30相连通，用于将电解液传送至电极夹具30中。伺服控制器96的一端与控制器10电性连接，其另一端与电液伺服阀94电性连接。伺服控制器96接收控制器10发出的指令进而控制电液伺服阀94出口流量从而调节流入电极夹具30中的电解液量。可以理解，伺服控制器96可省略，可将其集成在控制器10上，并利用控制器10直接控制电液伺服阀94的出口压力。蓄液器92可以省略，电液伺服阀94直接通过管道400与抽液泵80的出口相连通，利用管道400储存抽液泵80抽出的电解液。
请一并参阅图2，该电解加工装置100的加工步骤包括：
S1：控制器10设置初始加工间隙、加工电压及电解液注入之频率与流量；
S2：将工件阳极300安装在电解槽60中，该控制器10控制驱动台25移动该电解槽60以对该工件阳极300进行初定位；
S3：将该工件阳极300与脉冲电源52电性连接，该控制器10控制驱动件23驱动工具阴极40朝向该工件阳极300运动，电流传感器54感测电流变化并反馈给该控制器10，以使该工件阳极300与工具阴极40精确对位，并使工具阴极40位于预定加工间隙中。
S4：启动抽液泵80，将电解液以恒定压力通过管道400输送电液伺服阀94。本实施方式中，启动抽液泵80后，先将电解液以恒定压力通过管道400输送至蓄液器92中，再利用连通蓄液器92及电液伺服阀94的管道400将电解液输送至电液伺服阀94。
S5：该控制器10控制该驱动件23带动该工具阴极40于该加工间隙中上下往复运动，该控制器10控制该电液伺服阀94以其设定的频率与流量对工具阴极40注入所需的电解液，以使该工具阴极40朝向及远离该工件阳极300运动时该工件阳极300加工区内的液压维持稳定。同时，电解液箱70抽取电解槽60中多余废液以循环利用。
本实施方式中，该工具阴极40上下往复运动时的上升及下降速度相等。且该工具阴极40于该加工间隙中上下往复运动时，当该工具阴极40朝向该工件阳极300运动时，该控制器10控制该电液伺服阀94停止对该工具阴极40注入电解液，且工件阳极300中的电解液向外流出；当该工具阴极40远离该工件阳极300运动时，该控制器10控制该电液伺服阀94向该工具阴极40注入电解液并喷入该工件阳极300待加工部位，且注入量为该工具阴极40朝向该工件阳极300运动时电解液排出量的两倍，从而使该工具阴极40朝向及远离该工件阳极300运动时自该工件阳极300向外排出的电解液排出量相等，即使该工件阳极300加工区内的液压维持稳定。
可以理解，工具阴极40于该加工间隙中上下往复运动时，当工具阴极40朝向工件阳极300运动时，也可向工具阴极40注入电解液，只要使该工具阴极40朝向及远离该工件阳极300运动时，从工件阳极300向外排出的电解液的排出量相等即可。如，当工具阴极40朝向工件阳极300运动，其向工件阳极300喷入的电解液流量等于不喷时自工件阳极300向外排出的电解液的流量时，则工具阴极40远离工件阳极300运动时，其向工件阳极300喷入的电解液流量为上述流量的三倍，上述情况同样使得该工具阴极40朝向及远离该工件阳极300运动时自该工件阳极300向外排出的电解液排出量相等，即使得该工件阳极300加工区内的液压维持稳定。
工具阴极40朝向工件阳极300运动时，工具阴极40的下压力对加工区内的电解液产生正压力，且流入的电解液使位于加工间隙中的电解液排出工件阳极300外，带出絮状电解产物；工具阴极40远离工件阳极300运动时，工具阴极40的提升对加工区内的电解液产生负压力，控制器10控制电液伺服阀94向工具阴极40注入电解液并喷入工件阳极300，且流量为工具阴极40下压时电解液流量的两倍，以克服工具阴极40上升带来的负压，由此对加工区的电解液产生正压力，且该正压力与工具阴极40下压时对电解液产生的正压力大致相等，由此使加工区内的液压维持稳定，从而使电解液排出加工区的流速均匀，避免流纹的产生。
本发明的电解加工装置100通过在电极夹具30的注液口前装设一电液伺服阀94，利用控制器10控制电液伺服阀94依与工具阴极40上下往复运动相匹配的频率及流量对工具阴极40注入电解液，使得工具阴极40对工件阳极300加工时的电解液压力稳定，从而避免产生流纹，降低工件阳极300的表面粗糙度，提高加工质量。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电解加工装置，用于加工工件阳极，其包括控制器、驱动件、驱动台、电极夹具、工具阴极、脉冲电源模块、电解槽、储存有电解液的电解液箱及抽液泵，该驱动件、该驱动台及该脉冲电源模块均与该控制器电性连接，该电极夹具装设于该驱动件的驱动端上，该电解槽固设于该驱动台上，该工具阴极装设于该电极夹具上并与该脉冲电源模块电性连接，该抽液泵与该电解液箱及该电极夹具相连通，其特征在于：该控制器控制该驱动件驱动该工具阴极于该工件阳极的加工间隙中上下往复运动，该电解加工装置还包括电液伺服阀，该电液伺服阀连通该抽液泵及该电极夹具，并与该控制器电性连接，该控制器控制该电液伺服阀以与该工具阴极上下往复运动相匹配的频率及流量对该工具阴极注入所需电解液，以使该工具阴极上下往复运动时该工具阳极加工区内的液压维持稳定。
2.如权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于：该电解加工装置还包括驱动器，该驱动器与该控制器、该驱动件及该驱动台均电性连接，该驱动器接收该控制器发出的指令并控制该驱动件及该驱动台运动。
3.如权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于：该电解加工装置还包括蓄液器及伺服控制器，该蓄液器连通该抽液泵与该电液伺服阀，用于储蓄该抽液泵从该电解液箱中抽出的电解液，该伺服控制器该控制器及该电液伺服阀电性连接，用于接收该控制器发出的指令进而控制该电液伺服阀调节流入该电极夹具中的电解液量。
4.如权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于：该脉冲电源模块包括脉冲电源，该脉冲电源与该控制器及该工具阴极电性连接，用于将该控制器的电压转化为脉冲电压。
5.如权利要求4所述的电解加工装置，其特征在于：该脉冲电源模块还包括电流传感器，该电流传感器与该控制器电性连接，并电性连接于连接该脉冲电源与该工具阴极的导线上，用于感测脉冲电流信息并反馈至该控制器。
6.一种电解加工装置的加工方法，其包括以下步骤：
控制器设置初始加工间隙、加工电压及电解液注入之频率与流量；
将工件阳极安装在电解槽中，该控制器控制驱动台移动该电解槽以对该工件阳极进行初定位；
将该工件阳极与脉冲电源电性连接，该控制器控制驱动件驱动该工具阴极朝向该工件阳极运动，电流传感器感测电流变化并反馈给该控制器，以使该工件阳极与工具阴极精确对位，并使工具阴极位于预定加工间隙中；
启动抽液泵，将电解液以恒定压力通过管道输送电液伺服阀；
该控制器控制该驱动件带动该工具阴极于该加工间隙中上下往复运动，同时，该控制器控制该电液伺服阀以其设定的频率与流量对工具阴极注入所需的电解液，以使该工具阴极朝向及远离该工件阳极运动时该工件阳极加工区内的液压维持稳定。
7.如权利要求5所述的电解加工装置的加工方法，其特征在于：在该工具阴极于该加工间隙中上下往复运动时，当该工具阴极朝向该工件阳极运动时，该控制器控制该电液伺服阀停止对该工具阴极注入电解液，且该电解液自该工件阳极中向外排出，当该工具阴极远离该工件阳极时，该控制器控制该电液伺服阀向该工具阴极注入电解液并喷入该工件阳极待加工部位，且该电解液注入量为该工具阴极朝向该工件阳极运动时电解液排出量的两倍，以使该工具阴极朝向及远离该工件阳极运动时该工件阳极加工区内的液压维持稳定。
8.如权利要求5所述的电解加工装置的加工方法，其特征在于：在该工具阴极于该加工间隙中上下往复运动时，当该工具阴极朝向该工件阳极运动，其向该工件阳极喷入的电解液流量等于不喷时自工件阳极向外排出的电解液的流量时，则该工具阴极远离该工件阳极运动时向工件阳极喷入的电解液流量上述流量的三倍，以使该工具阴极朝向及远离该工件阳极运动时该工件阳极加工区内的液压维持稳定。
9.如权利要求5所述的电解加工装置的加工方法，其特征在于：在启动压力泵时，压力泵将抽取的电解液以恒定压力通过该管道输送至蓄液器中，再经由该管道将电解液输送电液伺服阀。
10.如权利要求5所述的电解加工装置的加工方法，其特征在于：在该工具阴极于该加工间隙中上下往复运动时，伺服控制器接收该控制器发出的指令进而控制该电液伺服阀以该控制器设定的频率与流量对工具阴极注入所需的电解液，以使该工具阴极朝向及远离该工件阳极运动时该工件阳极加工区内的液压维持稳定。
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