CN106964856B - 一种防止电解加工孔穿通短路的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止电解加工孔穿通短路的方法及装置，属于电解加工技术领域。本发明的一种防止电解加工孔穿通短路的方法，具体如下：在电解加工通孔过程中，实时检测电解加工电流变化；在检测到电解加工电流突然下降时，在工件上电解加工孔的穿通位置施加反流对冲的电解液，以使孔在穿通时电解液依然从电解加工间隙流出，避免在穿通位置出现电解液流动死区而导致电解阴极与工件接触短路。本发明还公开了一种防止电解加工孔穿通短路的装置。本发明利用电解阴极穿通工件时向穿通位置施加反流对冲的电解液，避免了电解阴极与工件接触短路，防止阴极短路烧伤，并保证了电解加工孔穿通时的稳定性及孔的加工精度，具有通用性强、适用范围广等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解加工通孔的方法及装置，更具体地说，涉及一种防止电解加工孔穿通短路的方法及装置。
背景技术
电解加工具有工具阴极无损耗、无切削力、加工不受材料切削性能影响、以及加工精度、效率高等特点，特别适合于难加工材料的小孔、深孔和异形孔加工。电解加工孔过程包括三个阶段：第一阶段为加工初始工具阴极以一定的初始间隙定位于工件上表面，电解液从工具阴极内孔流出，沿工件表面向四周扩散，开启加工电源，工件材料开始蚀除；第二阶段为工具阴极持续进给，加工进入稳定状态，电解液从工具阴极与加工孔的侧面间隙内流出，随着加工深度的增大，电解产物的排出逐渐困难；第三阶段为孔穿通时，绝大部分电解液从孔底部流出，极少部分沿着侧面间隙流出，此时，孔出口未完全加工成形，端面间隙部分区域出现电解液流动死区，工具阴极继续进给，导致工具阴极和工件直接碰上发生短路，从而烧伤工具阴极，造成加工无法正常进行，导致孔的加工精度降低。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有电解加工通孔在穿通时存在阴极与工件接触短路而造成阴极烧伤、加工无法正常进行的不足，提供一种防止电解加工孔穿通短路的方法及装置，采用本发明的技术方案，利用电解阴极穿通工件时向穿通位置施加反流对冲的电解液，使孔在穿通时电解液依然从电解加工间隙流出，从而避免在穿通位置出现电解液流动死区而导致电解阴极与工件接触短路，避免了电解阴极短路烧伤，节约了经济成本，并保证了电解加工孔穿通时的稳定性及孔的加工精度，具有通用性强、适用范围广等特点。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种防止电解加工孔穿通短路的方法，
(a)在工件上利用电解阴极电解加工通孔过程中，实时检测电解加工电流变化；
(b)在检测到电解加工电流突然变化而下降时，判断为电解阴极即将穿通工件；
(c)在电解阴极即将穿通工件时，在工件上电解加工孔的穿通位置施加反流对冲的电解液，以使孔在穿通时电解液依然从电解加工间隙流出，避免在穿通位置出现电解液流动死区而导致电解阴极与工件接触短路。
本发明的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，包括电解加工系统、电解液循环系统和短路控制系统，所述的电解加工系统包括电解阴极和脉冲电源，所述的脉冲电源的负极接电解阴极，正极接工件；所述的电解液循环系统包括电解液池和泵送装置，所述的泵送装置的输出端接电解阴极的电极流道，电解液经电解液回流口返回电解液池；所述的短路控制系统包括单片机控制器、电流传感器、调速阀和电解液反流腔，所述的单片机控制器与脉冲电源电连接，单片机控制器通过电流传感器接工件，所述的电解液反流腔设于工件上电解加工孔的穿通位置处，且电解液反流腔通过调速阀与泵送装置相连接，所述的调速阀的控制端与单片机控制器相连接；
所述的电流传感器实时检测电解加工电流变化，并将检测到的电流变化信息反馈给单片机控制器，所述的单片机控制器在电解加工电流突然变化而下降时，通过调速阀向电解液反流腔内通入与电解阴极内的电解液反流对冲的电解液，使孔在穿通时电解液从电解加工间隙流出并返回电解液池。
更进一步地，所述的电解阴极安装于电解液分配腔上，所述的电解阴极的电极流道与电解液分配腔相连通。
更进一步地，所述的电解阴极为单孔加工电极或阵列孔加工电极。
更进一步地，所述的电流传感器的精度等级小于1.0％F.S，线性度小于0.2％，响应时间小于5μs。
更进一步地，所述的泵送装置包括粗过滤器、主泵、主阀、流量计和精过滤器，所述的粗过滤器、主泵、主阀、流量计和精过滤器依次连接，所述的粗过滤器的进液端接电解液池，所述的精过滤器的出液端分别接电解阴极的电极流道和调速阀的进液口。
更进一步地，所述的泵送装置的电解液压力保持在0.5Mpa以上。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种防止电解加工孔穿通短路的方法及装置，利用电解阴极穿通工件时向穿通位置施加反流对冲的电解液，使孔在穿通时电解液依然从电解加工间隙流出，从而避免在穿通位置出现电解液流动死区而导致电解阴极与工件接触短路，避免了电解阴极短路烧伤，节约了经济成本，并保证了电解加工孔穿通时的稳定性及孔的加工精度，具有通用性强、适用范围广等特点；
(2)本发明的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，适用性强、简单高效、可控性好，在现有电解加工孔的设备上加装方便，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种防止电解加工孔穿通短路的方法及装置的原理示意图。
示意图中的标号说明：
1、电解液分配腔；2、电解阴极；2-1、电极流道；3、工件；3-1、电解加工间隙；4、电解液反流腔；4-1、反流进口；5、电解液池；6、粗过滤器；7、主泵；8、主阀；9、流量计；10、精过滤器；11、调速阀；12、电解液回流口；13、脉冲电源；14、单片机控制器；15、电流传感器。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例
结合图1所示，本实施例的一种防止电解加工孔穿通短路的方法，具体如下：
(a)在工件3上利用电解阴极2电解加工通孔过程中，实时检测电解加工电流变化；
(b)根据电解加工电流变化情况判断电解加工孔的进度，在检测到电解加工电流突然变化且下降时，则判断为电解阴极2即将穿通工件3；
(c)在电解阴极2即将穿通工件3时，在工件3上电解加工孔的穿通位置施加与电解阴极2内的电解液反流对冲的电解液，以使孔在穿通时电解液依然从电解加工间隙3-1流出，避免在穿通位置出现电解液流动死区而导致电解阴极2与工件3接触短路。
本实施例的一种防止电解加工孔穿通短路的方法，利用电解阴极2穿通工件3时，向穿通位置施加与电解阴极2内的电解液流向相反且对冲的电解液，避免电解阴极2电极流道2-1内的电解液从穿通位置流失而无法从加工间隙3-1中流出，从而保证了穿通位置处的正常电解加工，有效避免了电解阴极2与工件3因穿通位置材料蚀除不完全而接触短路，保护了电解阴极2不被烧伤，节约了经济成本，并保证了电解加工孔穿通时的稳定性及孔的加工精度，具有通用性强、适用范围广等特点，不仅适用于直孔电解加工，也适用于斜孔加工。
接续图1所示，基于上述方法，本实施例的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，包括电解加工系统、电解液循环系统和短路控制系统，其中：
电解加工系统包括电解阴极2和脉冲电源13，脉冲电源13的负极接电解阴极2，脉冲电源13的正极接工件3，工件3可固定于工作台上，电解阴极2在驱动机构带动下进行进给。
电解液循环系统包括电解液池5和泵送装置，泵送装置的输出端接电解阴极2的电极流道2-1，电解液经电解液回流口12返回电解液池5，泵送装置将电解液池5内的电解液输送至电解阴极2的电极流道2-1，并通过电解液回流口12返回电解液池5，形成电解液循环。在本实施例中，上述的泵送装置包括粗过滤器6、主泵7、主阀8、流量计9和精过滤器10，粗过滤器6、主泵7、主阀8、流量计9和精过滤器10依次通过管道连接，粗过滤器6的进液端接电解液池5，精过滤器10的出液端接电解阴极2的电极流道2-1，在上述泵送装置的作用下，电解液经过过滤后循环使用，高效节能。并且，泵送装置的电解液压力保持在0.5Mpa以上较佳，有利于将电解产物冲刷带走，保证电解加工正常进行。
短路控制系统包括单片机控制器14、电流传感器15、调速阀11和电解液反流腔4，单片机控制器14与脉冲电源13电连接，单片机控制器14通过电流传感器15接工件3，用于检测电解加工中电流的变化情况，电解液反流腔4设于工件3上电解加工孔的穿通位置处，电解液反流腔4与工件3需要形成密闭腔体，防止电解液外泄，且电解液反流腔4上设有反流进口4-1，该反流进口4-1通过调速阀11与泵送装置相连接，具体地，调速阀11的进液口接精过滤器10的出液端，调速阀11的控制端与单片机控制器14相连接；在电解加工孔过程中，电流传感器15实时检测电解加工电流变化，并将检测到的电流变化信息反馈给单片机控制器14，单片机控制器14在电解加工电流突然变化而下降时，通过调速阀11向电解液反流腔4内通入电解液，充满整个电解液反流腔4，并且在电解阴极2穿通工件3时，形成与电解阴极2内的电解液反流对冲的电解液流(如图1中箭头所示)，使孔在穿通时电解液从电解加工间隙3-1流出并返回电解液池5。这样，在孔穿通时，电解液始终从加工间隙3-1中流出，形成稳定的电解液循环流道，使穿通位置无电解液流动死区，保证了电解加工正常进行，提高了孔的加工稳定性和精度。
在本实施例中，电解阴极2安装于电解液分配腔1上，电解阴极2的电极流道2-1与电解液分配腔1相连通，采用电解液分配腔1固定安装电解阴极2，可设置不同尺寸和形状的电解阴极2进行加工，满足不同形状及大小的孔的加工要求。并且，电解阴极2可为单孔加工电极或阵列孔加工电极，如图1中所示的阵列孔加工电极，将阵列孔加工电极固定在电解液分配腔1上，便于电解液在各个电极柱上进行均匀分配。
另外，为了进一步提高电解加工的稳定性，在本实施例中优选地，电流传感器15的精度等级小于1.0％F.S，线性度小于0.2％，响应时间小于5μs，保证短路控制系统能够快速准确响应，提高了电解加工的稳定性和准确性。另外，在本实施例中，当电解阴极2穿通工件3时，短路控制系统在电解液反流腔4内形成“反流对冲”电解液的时间不超过15μs最佳，从而有效避免了因系统响应延迟而导致电解阴极2与工件3接触短路的问题。
参见图1所示，本实施例的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，电解加工孔时，电解阴极2一边向工件3喷射电解液，一边持续进给，在孔未穿通时，电解液从加工间隙3-1中流出，将电解产物带出，进入稳定加工状态；在此过程中，电流传感器15实时检测加工电流的变化情况，当加工电流突然下降，此时说明电解阴极2即将穿通工件3，穿通位置的孔未完全加工成型，部分电解液直接从穿通位置流出而使穿通位置的加工间隙3-1处形成电解液流动死区；此时单片机控制器14接收到电流传感器15反馈的电流变化信息，迅速控制调速阀11开启，电解液经调速阀11进入电解液反流腔4内，充满整个电解液反流腔4，在电解阴极2穿通工件3时，单片机控制器14控制调速阀11增大反流电解液的压力和流速，向着穿通出口对冲，使电解液从加工间隙3-1流出而无电解液流动死区，保证了电解加工孔正常进行，加工出完整的孔型。本实施例的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，适用性强、简单高效、可控性好，在现有电解加工孔的设备上加装方便，具有广泛的应用前景。
本发明的一种防止电解加工孔穿通短路的方法及装置，利用电解阴极穿通工件时向穿通位置施加反流对冲的电解液，使孔在穿通时电解液依然从电解加工间隙流出，从而避免在穿通位置出现电解液流动死区而导致电解阴极与工件接触短路，避免了电解阴极短路烧伤，节约了经济成本，并保证了电解加工孔穿通时的稳定性及孔的加工精度，具有通用性强、适用范围广等特点。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种防止电解加工孔穿通短路的装置，包括电解加工系统和电解液循环系统，所述的电解加工系统包括电解阴极（2）和脉冲电源（13），所述的脉冲电源（13）的负极接电解阴极（2），正极接工件（3）；所述的电解液循环系统包括电解液池（5）和泵送装置，所述的泵送装置的输出端接电解阴极（2）的电极流道（2-1），电解液经电解液回流口（12）返回电解液池（5）；其特征在于：还包括短路控制系统，所述的短路控制系统包括单片机控制器（14）、电流传感器（15）、调速阀（11）和电解液反流腔（4），所述的单片机控制器（14）与脉冲电源（13）电连接，单片机控制器（14）通过电流传感器（15）接工件（3），所述的电解液反流腔（4）设于工件（3）上电解加工孔的穿通位置处，且电解液反流腔（4）通过调速阀（11）与泵送装置相连接，所述的调速阀（11）的控制端与单片机控制器（14）相连接；
所述的电流传感器（15）实时检测电解加工电流变化，并将检测到的电流变化信息反馈给单片机控制器（14），所述的单片机控制器（14）在电解加工电流突然变化而下降时，通过调速阀（11）向电解液反流腔（4）内通入与电解阴极（2）内的电解液反流对冲的电解液，使孔在穿通时电解液从电解加工间隙（3-1）流出并返回电解液池（5）。
2.根据权利要求1所述的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，其特征在于：所述的电解阴极（2）安装于电解液分配腔（1）上，所述的电解阴极（2）的电极流道（2-1）与电解液分配腔（1）相连通。
3.根据权利要求2所述的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，其特征在于：所述的电解阴极（2）为单孔加工电极或阵列孔加工电极。
4.根据权利要求1所述的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，其特征在于：所述的电流传感器（15）的精度等级小于1.0%F.S，线性度小于0.2%，响应时间小于5μs。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，其特征在于：所述的泵送装置包括粗过滤器（6）、主泵（7）、主阀（8）、流量计（9）和精过滤器（10），所述的粗过滤器（6）、主泵（7）、主阀（8）、流量计（9）和精过滤器（10）依次连接，所述的粗过滤器（6）的进液端接电解液池（5），所述的精过滤器（10）的出液端分别接电解阴极（2）的电极流道（2-1）和调速阀（11）的进液口。
6.根据权利要求5所述的一种防止电解加工孔穿通短路的装置，其特征在于：所述的泵送装置的电解液压力保持在0.5Mpa以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Application publication date: 20170721 Assignee: CHANGZHOU WUJIN GUANGYU EMBOSSING ROLLER MACHINERY Co.,Ltd. Assignor: CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2021320010009 Denomination of invention: A method and device for preventing through and short circuit of electrochemical machining hole Granted publication date: 20181123 License type: Exclusive License Record date: 20210308 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: He Yafeng Inventor after: Gan Weimin Inventor after: Guo Hun Inventor after: Yang Hu Inventor after: Wang Taiyong Inventor after: Wang Peng Inventor after: Yu Ze Inventor after: Wang Rui Inventor after: Xiao Huaxing Inventor after: Yu Qing Inventor before: He Yafeng Inventor before: Xiao Huaxing Inventor before: Yu Qing Inventor before: Guo Hun Inventor before: Gan Weimin |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Effective date of registration: 20240306 Address after: 213032 No. 666 Liaohe Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY Country or region after: China Patentee after: HAINING HONGSHI BAOSHENG TECHNOLOGY CO.,LTD. Patentee after: Zhejiang International Institute of innovative design and intelligent manufacturing, Tianjin University Address before: 213032 No. 666 Liaohe Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee before: CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY Country or region before: China |
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| TR01 | Transfer of patent right |