CN104625261A - 电解加工装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种具贯穿孔结构金属壳体的电解加工装置及加工方法，该加工装置由加工电极、工件夹具、电解液槽、支撑机构、Z轴进给机构、XY平面驱动机构、连接件以及进给控制系统组成。该加工电极包括第一加工电极以及与该第一加工电极滑动配合的第二加工电极。该Z轴进给机构包括由该连接件相连接的第一Z轴进给机构和第二Z轴进给机构。该第一加工电极固定于连接在第一Z轴进给机构的连接件上，第二加工电极固定于第二Z轴进给机构的输出轴。进给控制系统控制Z轴进给机构进而控制加工电极的进给和复位。本发明的加工装置和加工方法能够连续完成金属素材的形腔和贯穿孔的电化学加工，有效地降低了成本和提高了加工效率。

Description

电解加工装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及电解加工技术，特别是一种电解加工装置及加工方法。

背景技术

电解加工又称电化学加工（Electrochemical Machining，ECM）是利用电化学阳极溶解原理除去材料的加工方法。电解加工由于加工速度快、加工精度高、表面质量好、无热影响层、无宏观切削力、工具阴极无损耗且不受材料强度、韧性、硬度的限制等优点，在航空航天、兵器、造船、汽车、医疗器械、电子等领域得到了广泛的应用。

具有形腔和贯穿孔等复杂结构的零部件大量存在电子、汽车、航空航天、兵器等领域，其加工方法通常采用电化学加工方式。采用电化学加工方式加工制备具有贯穿孔结构（如：耳机孔、通音孔、Logo等）的金属壳体，其由待加工工件至成品至少需要两道工序才能完成整个材料的加工。这是因为传统的电解加工装置的加工电极的进给为Z轴单向进给，然而加工电极固定于进给机构的固定界面上，因此需要两个或多个独立的加工电极，一个用于将待加工工件加工成壳体，另外的一个或多个用于壳体上的贯穿结构的加工。以上加工方式需制造多个电极及多个进给机构，加工成本较高，且更换电极存在误差，因而很难满足加工精度，并且加工周期长。虽然已经有很多专利提出采用简单电极作展成运动对工件复杂的结构进行三维加工，并取得良好的效果。但是，此加工电极的需要多个进给机构，设备复杂成本较高。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种可以连续地完成金属壳体的形腔和贯穿孔加工的电解加工装置及加工方法。

一种电解加工装置，包括加工电极、工件夹具、电解液槽、支撑机构、Z轴进给机构、XY平面驱动机构、连接件以及进给控制系统。该加工电极包括第一加工电极以及与该第一加工电极滑动配合的第二加工电极。该Z轴进给机构包括第一Z轴进给机构和第二Z轴进给机构，且第一Z轴进给机构和第二Z轴进给机构由该连接件相连接。该第一加工电极固定于该连接件上，第二加工电极固定于第二Z轴进给机构的输出轴。进给控制系统控制Z轴进给机构进而控制加工电极的进给和复位，并调节第一加工电极加工面和第二加工电极加工面的相对位置以便进行不同形状的电解加工。

一种电解加工的方法，其步骤如下：

步骤1：通过调节第一加工电极加工面与第二加工电极加工面的相对位置，使第一加工电极加工面与第二加工电极加工面组成形腔加工面，以对待加工工件进行壳体形腔的加工；

步骤2：形腔加工完毕后，通过调节第一加工电极的位置，使其相对于第二加工电极加工面形成凸起，只用第二加工电极进行贯穿孔的加工；

步骤3：贯穿孔加工完毕后，第一加工电极与第二加工电极向上复位，取出工件，此时工件即为具有贯穿孔结构的金属壳体。

上述电解加工装置及其加工方法通过组合加工电极与组合Z轴进给机构的设置，在不更换电极和重新对位的情况下，连续完成具有贯穿结构的金属壳体的电解加工。本发明对于复杂结构的电解加工能够有效地减少加工设备数量与加工周期，大大节约了成本并提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的电解加工装置的结构示意图。

图2是图1所示电解加工装置的加工电极的立体分解示意图。

图3是图1所示电解加工装置的加工电极立体示意图。

图4是图1所示电解加工装置的加工电极与Z轴进给机构结合的立体示意图。

图5是图1所示电解加工装置的形腔加工状态示意图。

图6是图1所示电解加工装置的贯穿孔加工状态示意图。

主要元件符号说明

电解加工装置	100
		加工电极	10
第一加工电极	11
		第一加工电极加工面	111
镂空部	112，73
		加工电极形腔加工面	113
第二加工电极	12
		第二加工电极加工面	121
支撑机构	20
		支架	21
底座	22
		Z轴进给机构	30
第一Z轴进给机构	31
		第二Z轴进给机构	32
输出轴	321
		XY平面驱动机构	40
电解液槽	50
		工件夹具	60
连接件	70
		垂直部	71
水平部	72
		螺柱	74
进给控制系统	80
		工件	90

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

下面结合附图及实施方式对本发明提供的一种具贯穿孔结构金属壳体的电解加工装置及其加工方法作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种电解加工装置100包括加工电极10、支撑机构20、Z轴进给机构30、XY平面驱动机构40、电解液槽50、工件夹具60、连接件70以及进给控制系统80。

加工电极10固定于连接件70的下方，而连接件固定于Z轴进给机构30上，以便控制加工电极10的进给。Z轴进给机构30安装于支撑机构20上。电解液槽50设置在XY平面驱动机构40上，而电解液槽50内设有工件夹具60。进给控制系统80控制Z轴进给机构30的进给和复位。

请同时参阅图2和图3，加工电极10是由第一加工电极11和第二加工电极12组合而成。第一加工电极11的形状与所要加工的金属壳体的外形大致相同。第一加工电极加工面111具有镂空部112，镂空部112与所要加工的金属壳体的贯穿孔的形状大致相同，并且镂空部112在第一加工电极加工面111的位置与贯穿孔所在金属壳体的位置相对应。第二加工电极12设置于第一加工电极11的镂空部112，且第二加工电极12与第一加工电极11的镂空部112滑动配合。同时，第二加工电极加工面121与镂空部112的形状相同，当第一加工电极加工面111与第二加工电极加工面121平齐时共同构成加工电极形腔加工面113。

请同时参阅图1和图4，支撑机构20包括支架21和底座22，且支架21垂直安装于底座22上。

Z轴进给机构30包括第一Z轴进给机构31和第二Z轴进给机构32。第一Z轴进给机构31装设于支撑机构20的支架21上。

连接件70包括垂直部71、水平部72以及镂空部73，其中镂空部73开设于水平部72上，镂空部73的形状为圆形、椭圆形或者多边形，优选圆形。垂直部71装设于第一Z轴进给机构31上。

第二Z轴进给机构32架设于连接件70的镂空部73上方，且第二Z轴进给机构32的输出轴321穿过镂空部73垂直向下。第一Z轴进给机构31通过连接件70控制第二Z轴进给机构32整体的进给。同时，第一Z轴进给机构31和第二Z轴进给机构32各自按照独立的程序进行进给且进给方向平行。第一Z轴进给机构31和第二Z轴进给机构32可以是“步进电机+滚珠丝杠”或“音圈电机直线执行器”等可进行程序控制的高精度线性运动机构。

第一加工电极11通过多个螺柱74架设于连接件70的镂空部73的下方，且使输出轴321正对于第一加工电极11的镂空部112，第一加工电极加工面111与连接件70的水平部72平行。

第二加工电极12固定于第二Z轴进给机构32的输出轴321上，并与第一加工电极11的镂空部112滑动配合。

XY平面驱动机构40设置于底座22上，并在XY平面驱动机构40上设有电解液槽50。工件夹具60设置在电解液槽50的内部用于固定待加工工件90。通过XY平面驱动机构40控制电解液槽50的移动带动工件夹具60的移动从而控制待加工工件90的位置。

进给控制系统80控制第一Z轴进给机构31和第二Z轴进给机构32的进给和复位。通过控制第二Z轴进给机构32的进给和复位从而调整第一加工电极11和第二加工电极12的相对位置，当第一加工电极加工面111与第二加工电极加工面121平齐时共同构成加工电极形腔加工面113可进行工件90壳体形腔的加工；当第二加工电极12相对于第一加工电极加工面111而凸起时可进行工件90贯穿孔的加工。

上述电解加工装置100利用组合加工电极10，在不更换加工电极10的情况下能够连续完成壳体形腔和贯穿孔的加工，对具有贯穿孔结构的金属壳体的电解加工提供了有效的途径。

如图5和图6所示，电解加工方法的步骤如下：

步骤1：将待加工工件90固定于工件夹具60上，调节XY平面驱动机构40使工件90正对于加工电极10正下方并形成良好对位；

步骤2：进给控制系统80通过控制第二Z轴进给机构32来控制第二加工电极12的进给，从而调节第二加工电极12与第一加工电极11的相对位置，使第一加工电极加工面111与第二加工电极加工面121平齐共同构成加工电极形腔加工面113，然后第一Z轴进给机构31进给加工电极10调节加工间隙，并开始对待加工工件90进行加工，以形成形腔；

步骤3：形腔加工完毕后，进给控制系统80控制第一Z轴进给机构31使加工电极10复位；

步骤4：进给控制系统80控制第二Z轴进给机构32向下进给使第二加工电极12相对于第一加工电极加工面111形成凸起；

步骤5：进给控制系统80控制第一Z轴进给机构31向下进给，仅使用第二加工电极加工面121对工件90进行贯穿孔的加工。

步骤6：贯穿孔加工完毕后，进给控制系统80控制第一Z轴进给机构31带动加工电极10向上复位，即可从工件夹具60上取出工件90，此时工件90即为具有贯穿结构的金属壳体。

上述电解加工装置及其加工方法，由于能够调节加工电极中的第一加工电极和第二加工电极的相对位置，从而变换加工电极加工形面，能够在不更换电极和重新对位的情况下，连续完成金属壳体的形腔和贯穿孔的电解加工，有效地降低成本和提高加工效率。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种电解加工装置，其包括工件夹具、加工电极、电解液槽、支撑机构、XY平面驱动机构，其特征在于进一步包括Z轴进给机构、连接件以及进给控制系统；该加工电极包括第一加工电极以及与该第一加工电极滑动配合的第二加工电极；该Z轴进给机构包括第一Z轴进给机构和第二Z轴进给机构，且第一Z轴进给机构和第二Z轴进给机构由该连接件相连接；该第一加工电极固定于该连接件上，第二加工电极固定于第二Z轴进给机构的输出轴；进给控制系统控制Z轴进给机构进而控制加工电极的进给和复位，并调节第一加工电极加工面和第二加工电极加工面的相对位置以便进行不同形状的电解加工。

2.如权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于：所述

第一加工电极加工面设有镂空部，所述第二加工电极滑动地装设于第一加工电极的镂空部。

3.如权利要求2所述的电解加工装置，其特征在于：所述第二加工电极加工面与第一加工电极的镂空部的形状相同。

4.如权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于：所述第一加工电极加工面与第二加工电极加工面平齐共同构成加工电极形腔加工面。

5.如权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于：所述第一Z轴进给机构带动第二Z轴进给机构进给，且第二Z轴进给机构能够相对于第一Z轴进给机构进给。

6.如权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于：所述连接件包括垂直部、水平部以及镂空部，其中镂空部开设于水平部上，镂空部的形状为圆形、椭圆形或者多边形。

7.如权利要求6所述的电解加工装置，其特征在于：所述第二Z轴进给机构架设于连接件的镂空部。

8.一种电解加工方法，包括以下步骤：

步骤1：通过调节第一加工电极加工面与第二加工电极加工面的相对位置，使第一加工电极加工面与第二加工电极加工面组成形腔加工面，以对待加工工件进行壳体形腔的加工；

步骤2：形腔加工完毕后，通过调节第一加工电极的位置，使其相对于第二加工电极加工面形成凸起，只用第二加工电极进行贯穿孔的加工；

步骤3：贯穿孔加工完毕后，第一加工电极与第二加工电极向上复位，取出工件，此时工件即为具有贯穿孔结构的金属壳体。