CN106925850A - 一种型腔电解加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种型腔电解加工装置，外罩密封罩设在加工工件上，电解液从外罩的顶部流入，流经加工工件上的粗加工孔从外罩底部的出口流出；上层绝缘块和片状的阴极片相互配合固定，电解液流经阴极片与加工工件之间对加工工件进行刻蚀加工。进给装置固定连接于上层绝缘块，进给装置带动上层绝缘块和片状的阴极片向加工工件上的粗加工孔沿其轴向移动，刻蚀出型腔孔。由于采用了片状的阴极加工方式，阴极片的底面与加工工件接触，刻蚀出腔体，随着加工的推进，阴极片的侧面对加工工件的影响可忽略不计。此外，由于阴极片的上方为上层绝缘块，因此不会与加工工件发生反应，仅由片状的阴极片反应，无论阴极片加工到哪个位置，流场始终保持稳定。

Description

一种型腔电解加工装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，更进一步地涉及一种型腔电解加工装置。

背景技术

近年来，机械加工向着复杂化、难度大的方向发展，零件的精度要求高、材料的硬度高，对于一些整体构件的型腔，型面的加工可达性很差，并且薄壁构件较多，采用常规的机加工方式很容易变形。电解加工不受加工材料本身力学性能的限制，可用于加工复杂型面的零件；并且加工的效率高，工件的表面质量好，可获得较低的表面粗糙值。在电解过程中，阴极在理论上没有损耗，可长期使用。因此将数控技术与电解加工技术相互结合，可以避免加工变形的出现。

电解加工过程中，电解液的流场直接关系到电解加工精度的高低、表面质量的好坏，甚至决定电解加工能否稳定进行。合理的流场设计是电解加工得以顺利进行的基础。

电解液的流动形式是指电解液流向加工间隙、流经及流出加工间隙的流动路径、流动方向的几何描述。根据电解液流动形式的不同，电解加工分为侧向流动与正向流动，径向流动又分为正流式与反流式两种，故电解液流动形式可分为侧流式、正流式与反流式三种。

如图1A至图1C所示，分别表示侧流式、正流式与反流式三种电解加工的原理图，其中01为工具阴极，02为工件阳极，箭头表示电解液的流动方向。侧流式的电解液从工具阴极的一侧流向另一侧，对工件阳极进行刻蚀，侧流式加工间隙内流道的横截面积沿电解液的流动方向基本保持不变，适合叶片加工，若用于加工型腔，电解液易从侧面的间隙流出加工区域，随着加工浓度的增加，这一趋势随之增加，导致底面加工间隙内电解液不足，易发生短路；而且侧流式夹具设计复杂。正流式的电解液从中间贯通的工具阴极中向下流动，并经与工件阳极之间的间隙向四周扩散，正流式夹具设计制造简单，但加工精度低。反流式的电解液与正流式电解液流动方向相反，电解从工具阴极和工件阳极之间的间隙向上流动，并从工具阴极中间的通道中流出，使用反流式加工型腔，虽然流场分布可控性好，但夹具设计制造复杂，不适合型腔的粗加工。

因此，如何设计一种对粗加工的型腔进行精细加工的电解加工装置，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种型腔电解加工装置，能够对粗加工的型腔进行精细化加工，加工过程电解液的流场始终保持一致，具体方案如下：

一种型腔电解加工装置，包括：

密封罩设在加工工件上的外罩，电解液从所述外罩的顶部流入，流经所述加工工件上的粗加工孔从所述外罩底部的出口流出；

相互配合固定的上层绝缘块和片状的阴极片；

固定连接于所述上层绝缘块的进给装置，所述进给装置带动所述上层绝缘块和所述片状的阴极片向所述加工工件上的粗加工孔移动。

可选地，还包括与所述上层绝缘块配合固定设置的下层绝缘块，所述阴极片夹装于所述上层绝缘块和所述下层绝缘块之间；所述上层绝缘块与所述阴极片的外形尺寸相同，所述下层绝缘块与所述阴极片的外形相同，尺寸小于所述阴极片。

可选地，所述外罩包括上壳体和下壳体，所述上壳体为底部贯通的壳体，顶部开设用于电解液进入的进液口，所述下壳体呈板状，在所述下壳体上开设用于电解液流出的出液口。

可选地，所述进给装置包括与所述上层绝缘块螺纹连接的连接柱，所述连接柱通过顶部的动力装置带动竖直运动；所述上壳体的顶面中央开设用于伸入所述连接柱的通孔。

可选地，所述连接柱螺纹连接所述上层绝缘块和所述下层绝缘块，所述连接柱能够导电、并与所述阴极片接触。

可选地，所述下壳体的上表面设置用于支撑所述加工工件的支撑块。

可选地，还包括连接所述上层绝缘块和所述下层绝缘块的固定螺栓，所述固定螺栓设置于所述连接柱的两侧。

本发明提供一种型腔电解加工装置，包括外罩、上层绝缘块、阴极片、进给装置等结构；外罩密封罩设在加工工件上，对电解液起导向的作用，电解液从外罩的顶部流入，流经加工工件上的粗加工孔从外罩底部的出口流出；上层绝缘块和片状的阴极片相互配合固定，阴极片的形状与所要加工的通孔形状相同，电解液流经阴极片与加工工件之间对加工工件进行刻蚀加工。进给装置固定连接于上层绝缘块，进给装置带动上层绝缘块和片状的阴极片向加工工件上的粗加工孔沿其轴向移动，刻蚀出型腔孔。

由于采用了片状的阴极加工方式，阴极片的底面与加工工件接触，刻蚀出腔体，随着加工的推进，阴极片的侧面对加工工件的影响可忽略不计，相对于传统的加工方式，阴极的侧面不会对加工造成干扰，可以对粗加工的型腔进行精细化加工。此外，由于阴极片的上方为上层绝缘块，因此不会与加工工件发生反应，仅由片状的阴极片反应，因此无论阴极片加工到哪个位置，流场始终保持稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为侧流式电解加工的原理图；

图1B为正流式电解加工的原理图；

图1C为反流式电解加工的原理图；

图2A为本发明提供的型腔电解加工装置的爆炸图；

图2B为本发明提供的型腔电解加工装置的整体结构图；

图3A为本申请型腔电解加工装置在开始加工的电解液流场状态示意图；

图3B为本申请型腔电解加工装置加工过程中的电解液流场状态示意图；

图4为本申请型腔电解加工装置的纵剖面结构图。

其中包括：

外罩1、上壳体11、下壳体12、进液口13、出液口14、支撑块15、加工工件2、进给装置3、上层绝缘块4、下层绝缘块5、阴极片6、固定螺栓7。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种型腔电解加工装置，能够对粗加工的型腔进行精细化加工，加工过程电解液的流场始终保持一致。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的型腔电解加工装置进行详细的介绍说明。

如图2A和图2B所示，分别为本发明提供的型腔电解加工装置的爆炸图和装配完成的整体结构图。该装置包括外罩1、上层绝缘块4、阴极片6、进给装置3等结构，其中外罩1密封罩设在加工工件2上，用于限位和导向电解液，为电解液提供流动的通道，防止电解液随意流动，电解液从外罩1的顶部流入，流经加工工件2上的粗加工孔，再从外罩1底部的出口流出；在外罩1内设置阴极片6，阴极片6与上层绝缘块4相互固定配合，阴极片6位于上层绝缘块4的下表面，在加工时阴极片6靠近加工工件2，电解液从阴极片6与加工工件2之间的间隙中流过，阴极片6连接电源的负极，电解液流经时与加工工件2发生电解反应，将加工工件2上多余的部分电解，阴极片6的运动方向与其板面垂直，因此刻蚀出的腔体横截面与阴极片6的外形相同；阴极片6的形状根据所要加工的腔体形状制造。

进给装置3固定连接于上层绝缘块4上，带动上层绝缘块4运动。工作时进给装置3带动上层绝缘块4和片状的阴极片6同步向下运动，运动方向与加工工件2上的粗加工孔的轴向相同，当然，若有需要可使阴极片6作特定路径的移动。

传统加工方式中阴极呈柱状，除了底面发生电解作用，阴极柱的侧壁也会与已经加工的腔体侧壁发生相互作用，从而影响腔体的精度；柱状的阴极随着腔体深度的增加会改变电解液的流场状态，也会影响加工的精度。本申请所提供的阴极片6为薄片状，在加工时由底面与加工工件2接触发生电解作用，刻蚀出腔体，随着加工腔体的加深，阴极片6对已经加工的部分的影响可忽略不计；而且腔体已经加工的部分靠近上层绝缘片4，因此不会发生电解反应。

如图3A和图3B所示，分别为本申请型腔电解加工装置在开始加工以及加工过程中的电解液流场状态示意图。电解液从上向下流动，阴极片的上方为上层绝缘块，不与加工工件发生反应，仅由片状的阴极片反应，因此无论阴极片加工到哪个位置，流场始终保持稳定，对粗加工的型腔进行精细化加工。

如图4所示，为本申请型腔电解加工装置的纵剖面结构图，本申请的型腔电解加工装置还包括与上层绝缘块4配合固定设置的下层绝缘块5，阴极片6夹装于上层绝缘块4和下层绝缘块5之间。上层绝缘块4与阴极片6的外形以及尺寸相同，对阴极片6起支撑作用，避免向下移动过程中阴极片6变形，下层绝缘块5与阴极片6的外形相同，尺寸小于阴极片6，阴极片6的边缘露出以参与电解反应。下层绝缘块5的尺寸应略小于粗加工孔的尺寸，使阴极片下表面的边缘接触到加工工件2上粗加工孔的边缘。

优选地，本申请中的外罩1包括上壳体11和下壳体12，上壳体11为底部贯通的壳体结构，由侧面及顶面围成内部中空的腔体，底部与下壳体12配合卡接密封。在上壳体11的顶部开设进液口13，附图中设置两个进液口13，用于电解液进入上壳体11内部的空间，下壳体12呈板状，在下壳体12上开设用于电解液流出的出液口14。为了防止电解液四处流动，附图中所示的结构为上壳体11的内壁与加工工件2接触密封，电解液仅能从粗加工孔向下流出，当然，若加工工件的体积较大，或者形状比较复杂，可以将上壳体11与下壳体12分别紧贴在加工工件的上下表面，并保持密封。上壳体11与下壳体12的形状与加工工件的形状匹配制造，保证与加工工件的密封连接。

进给装置3包括与上层绝缘块4螺纹连接的连接柱，在连接柱的底端设置外螺纹，能够插进上层绝缘块4开设的螺纹孔内，连接柱的顶部设置动力装置，通过动力装置带动作竖直运动，动力装置在附图中未示出。在上壳体13的顶面中央开设用于伸入连接柱的通孔，动力装置位于上壳体13之外。

更进一步，连接柱螺纹连接上层绝缘块4和下层绝缘块5，也就是说，上层绝缘块4上的螺纹也贯通设置，并且在下层绝缘块5以及阴极片6上对应的位置也设置螺纹孔，连接柱底部的螺柱依次穿过上层绝缘块4、阴极片6和下层绝缘块5，将三者同时连接；连接柱由导电材料制成，阴极片6通过连接柱连接至电源的阴极。

为了便于电解液流动，在下壳体12的上表面设置用于支撑加工工件2的支撑块15，支撑块15呈长条状，分别位于粗加工孔的两侧，将加工工件2支起，使加工工件2与下方的下壳体12之间形成一定的间隙，避免对阴极片6和下层绝缘块5的运动造成干扰。出液口14位于粗加工孔的正下方，流下的液体可直接向下排出。

本发明还包括连接上层绝缘块4和下层绝缘块5的固定螺栓7，固定螺栓7设置于连接柱的两侧，将上层绝缘块4和下层绝缘块5固定连接，通过固定螺栓7以及连接柱的共同作用，上层绝缘块4和下层绝缘块5更为紧密地连接固定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种型腔电解加工装置，其特征在于，包括：

密封罩设在加工工件(2)上的外罩(1)，电解液从所述外罩(1)的顶部流入，流经所述加工工件(2)上的粗加工孔从所述外罩(1)底部的出口流出；

相互配合固定的上层绝缘块(4)和片状的阴极片(6)；

固定连接于所述上层绝缘块(4)的进给装置(3)，所述进给装置(3)带动所述上层绝缘块(4)和所述片状的阴极片(6)向所述加工工件(2)上的粗加工孔移动。

2.根据权利要求1所述的型腔电解加工装置，其特征在于，还包括与所述上层绝缘块(4)配合固定设置的下层绝缘块(5)，所述阴极片(6)夹装于所述上层绝缘块(4)和所述下层绝缘块(5)之间；所述上层绝缘块(4)与所述阴极片(6)的外形尺寸相同，所述下层绝缘块(5)与所述阴极片(6)的外形相同，尺寸小于所述阴极片(6)。

3.根据权利要求2所述的型腔电解加工装置，其特征在于，所述外罩(1)包括上壳体(11)和下壳体(12)，所述上壳体(11)为底部贯通的壳体，顶部开设用于电解液进入的进液口(13)，所述下壳体(12)呈板状，在所述下壳体(12)上开设用于电解液流出的出液口(14)。

4.根据权利要求3所述的型腔电解加工装置，其特征在于，所述进给装置(3)包括与所述上层绝缘块(4)螺纹连接的连接柱，所述连接柱通过顶部的动力装置带动竖直运动；所述上壳体(13)的顶面中央开设用于伸入所述连接柱的通孔。

5.根据权利要求4所述的型腔电解加工装置，其特征在于，所述连接柱螺纹连接所述上层绝缘块(4)和所述下层绝缘块(5)，所述连接柱能够导电、并与所述阴极片接触。

6.根据权利要求5所述的型腔电解加工装置，其特征在于，所述下壳体(12)的上表面设置用于支撑所述加工工件(2)的支撑块(15)。

7.根据权利要求6所述的型腔电解加工装置，其特征在于，还包括连接所述上层绝缘块(4)和所述下层绝缘块(5)的固定螺栓(7)，所述固定螺栓(7)设置于所述连接柱的两侧。