CN107755835B - 圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置 - Google Patents

圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107755835B
CN107755835B CN201711062940.3A CN201711062940A CN107755835B CN 107755835 B CN107755835 B CN 107755835B CN 201711062940 A CN201711062940 A CN 201711062940A CN 107755835 B CN107755835 B CN 107755835B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
gas
holes
shaped clamping
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711062940.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107755835A (zh
Inventor
王明环
龚斌
童文俊
许雪峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN201711062940.3A priority Critical patent/CN107755835B/zh
Publication of CN107755835A publication Critical patent/CN107755835A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107755835B publication Critical patent/CN107755835B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/10—Supply or regeneration of working media
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/008—Surface roughening or texturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14—Making holes
    • B23H9/16—Making holes using an electrolytic jet

Abstract

一种圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工方法，包括以下步骤：通过调节进刀和退刀控制装置的进刀和退刀，进而使得工具电极做径向往复移动，保持圆柱工件内壁和工具电极之间有一定的加工间隙，电解液经工具电极喷射到圆柱工件上，参与工具电极与圆柱工件内壁之间的电化学反应，再通过环绕每个工具电极的电极出液口的气体流出通孔将高压气体喷射到圆柱工件上，对电解液的喷射范围进行控制，实现群孔的加工。本发明提供了一种圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工方法与装置，在一定程度上可以提高射流电解加工圆柱内壁小孔的稳定性、精度和效率。

Description

圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置
技术领域
本发明属于低电压、高电解液流速射流电解加工技术领域，尤其涉及一种圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工方法与装置。
背景技术
在当今机械零件结构的微型化和精密趋势下，微小孔、凹坑矩阵和微细槽等表面织构可以有效提高零件的耐高温、耐摩擦、耐腐蚀等性能，因此被广泛应用于航空、电子、汽车等工业领域，尤其是内壁带有矩阵微织构的圆柱状零件应用愈加广泛。因圆柱内壁空间受限，可视化困难，加工间隙难以控制，加工精度及效率低等问题，目前圆柱内壁微织构有效加工方法较少。
射流电解加工是电化学加工技术的一种，其加工原理为阳极(M-ne-→Mn+)溶解、阴极(2H++2e-→H2↑)析出氢气。加工过程中，从喷嘴喷出的高压电解液喷射到工件上，同时在工具电极和工件间接通电路，两极间发生氧化还原反应，此时阳极溶解获得所需微孔形貌。与传统机械加工相比，射流电解加工中作为“刀具”的阴极是不与阳极金属工件接触的，因此不需要考虑工件硬度。
目前，微细电解加工所采用的工具电极多为微米级柱状电极，这种柱状电极用于加工平面轮廓上的微小孔时可通过可视化对刀来控制加工间隙，但加工圆柱内壁微织构时因受空间限制难以保证固定的加工间隙，且加工成型的微小孔没有较好的均匀性和定域性，此外，柱状电极极易发生碰刀、弯曲等缺点，因此加工内壁曲面时具有一定的局限性。同时，在电化学射流加工中传统柱状电极的制备及尺寸控制占据大量的时间，尤其在阵列结构加工中，单电极顺序定位加工阵列孔难以保证加工间隙的一致性，且容易导致加工成型的微织构形状不均匀。如何实现一种高效、高精度、低成本的阵列微织构稳定加工已显得十分迫切和重要的理念。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工方法与装置，在一定程度上可以提高射流电解加工圆柱内壁小孔的稳定性、精度和效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工方法，包括以下步骤：
工具电极连接电源负极，圆柱工件连接电源正极，通过调节进刀和退刀控制装置的进刀和退刀，进而使得工具电极做径向往复移动，保持圆柱工件内壁和工具电极之间有一定的加工间隙，电解液经工具电极喷射到圆柱工件上，参与工具电极与圆柱工件内壁之间的电化学反应，再通过环绕每个工具电极的电极出液口的气体流出通孔将高压气体喷射到圆柱工件上，对电解液的喷射范围进行控制，实现群孔的加工；直至加工完毕，再均匀旋转圆柱工件到一定角度，进行圆柱工件内壁下一轮微织构加工，直到获得需要的加工形貌。
一种基于所述电解加工方法的加工装置，包括机床工作台、夹体板、夹具体、进刀和退刀控制装置、喷头和工具电极，所述机床工作台竖向布置且安装在平整台面上，所述夹具体通过夹体板安装在机床工作台上，所述进刀和退刀控制装置安装在夹具体内，所述喷头安装在进刀和退刀控制装置上，所述工具电极安装在喷头上；
所述夹具体包括圆管体和夹具体挡板，所述圆管体横向布置，且其后端固定在夹体板上，所述圆管体的前端伸入到圆柱工件内，所述圆管体的前部沿壁面开设有T型卡槽，所述T型卡槽在靠近其底部处设有凸状块，所述夹具体挡板卡接在圆管体前端端部的T型卡槽内；
所述进刀和退刀控制装置包括电机、联轴器、后挡板、圆台卡体、滑块、丝杠、圆形导轨和前挡板，所述电机安装在联轴器壳体上，所述联轴器壳体安装在后挡板上，所述后挡板固定安装在夹体板上，所述前挡板与夹具体挡板固定，所述圆台卡体为后端大前端小的梯形圆台且沿中轴线上设有与丝杠配合的螺纹通孔，所述丝杠穿过圆台卡体的螺纹通孔，且其前后两端分别可转动的安装在前挡板和后挡板上，所述圆形导轨的前后两端分别固定在前挡板和后挡板上，所述圆台卡体可前后滑动的安装在圆形导轨上，所述电机的动力输出轴通过联轴器与丝杠连接；所述圆台卡体的斜壁面沿轴向开设有有弧形卡槽，所述弧形卡槽的横截面为T型；每个弧形卡槽内安装一个滑块，所述滑块的底部为与弧形卡槽相配合的弧面，所述滑块的后部的左右两侧分别设有与T型卡槽的凸形块配合的凹槽；所述圆台卡体位于所述夹具体的圆管体内，所述滑块从T型卡槽内伸出且其上的凹槽与T型卡槽的凸形块形成上下滑动副；
所述喷头的前后两端分别通过六角螺钉固定在滑块上，所述喷头的上端面上自后向前依次设有液体凸台、气体凸台和双U型槽，所述液体凸台内设有与电解液槽连接的进液口，所述气体凸台内设有与空气压缩机连接的进气口；所述喷头内设有液体汇流腔和气体汇流腔，所述气体汇流腔位于所述液体汇流腔的上方且两者之间设有隔层，所述进液口通过电解液流进通道与所述液体汇流腔连通，所述进气口通过气体流进通道与所述气体汇流腔连通；沿所述隔层截面法线方向设有隔层通孔，在气体汇流腔的上方沿气体汇流腔截面法线方向设有气体流出通孔，所述气体流出通孔与隔层通孔一一对应且同轴布置，所述工具电极自上而下依次穿过双U型槽、气体流出通孔、气体汇流腔、隔层通孔伸入到液体汇流腔内，所述工具电极与隔层通孔无缝紧密配合，同时与气体流出通孔间隙配合；
所述液体汇流腔与工具电极的电极进液口连通，工具电极的电极出液口与圆柱工件内壁之间设有一定的加工间隙，所述气体流出通孔与所述气体汇流腔连通；
连接喷头和滑块的六角螺钉通过导线连接电源负极，圆柱工件连接电源正极。
进一步，所述电机上设有手动调节的调节螺母和控制器接口，所述控制器接口与控制器连接。
再进一步，所述T型卡槽设置有三个，三个T型卡槽沿圆管体前部径向120度布置，所述弧形卡槽设置有三个，三个弧形卡槽等间隔布置并与夹具体的圆管体上的三个T型卡槽一一对应。
再进一步，所述工具电极为线性阵列管状电极，所述隔层通孔、气体流出通孔均为线性阵列通孔。
再进一步，所述工具电极采用电火花切割加工制成的304不锈钢钢管，且两端口经过磨削磨平；所述304不锈钢钢管的外径为500μm，内径为300μm。
再进一步，所述机床工作台沿着左右方向设有卡槽，所述夹体板为开口朝向机床工作台的U型件，所述夹体板的后端卡接在机床工作台的卡槽内。
再进一步，所述喷头的出液口为圆形，即为管状电极的电解液出液口，所述喷头的出气口为圆台状且包覆电极出液口。
再进一步，所述隔层通孔轴线、气体流出通孔轴线、管状电极的孔轴线均平行布置，且每个管状电极的孔与相应的隔层通孔、气体流出通孔同轴设置。
更进一步，所述线性阵列管状电极排列为1×5。
本发明的主要有益效果在于：
1.本发明聚焦圆柱内壁宽几十至几百微米、深几至几十微米的阵列微结构加工制造，采用气膜屏蔽原理针对圆柱内壁进行加工，即在管状电极出液口外包覆一层气膜的方法对电解液的喷射范围进行限制，控制电量更多的集中在管电极正对的特定材料进行蚀除，改善了加工定域性，致使微织构直径及深度减小，深径比增加，提高了射流电解加工在微米级尺度范围内的加工精度；
2.本发明采用3×5圆周阵列管电极对圆柱内壁加工，与单管电极顺序定位加工阵列孔相比，本装置极大地提高了管电极射流电解加工对圆柱内壁小孔加工的加工效率；同时将圆周阵列管状电极应用于圆柱内壁小孔电解加工中，一方面减小了在加工过程中微细柱状电极碰刀和弯曲的可能性；另一方面提高了圆柱内壁凹坑矩阵孔的均匀性和一致性，可实现一种高效、高精度、低成本的阵列微织构稳定加工装置；3.本发明中的夹具体径向每120度壁面内设有三个T型卡槽，一方面方便、精准与滑块配合，约束滑块轴向运动自由度，保证滑块在卡槽内作径向往复运动；另一方面保证圆周阵列管电极在空间上均匀分布，使三个方向上电极的进给量和退刀量具有均匀性和一致性；
4.夹具体内设置有控制电极进给和退刀装置，装置上设有三个圆周阵列的圆形导轨，一方面增加结构的稳定性，另一方面圆形滚动的方式可以减少导轨和圆台卡体的摩擦力。圆台壁面上的弧形卡槽方便滑块受推力推进和挤压拉回，通过电机转动带动丝杠转动和圆台卡体轴向滑动进而使滑块和喷头作径向往复移动(退刀和进刀)，电机控制的进给量和退刀量可以调节加工间隙以提高加工精度。喷头和滑块的配合是可拆式且方便检查和更换无效的电极。
附图说明
图1是本发明总体结构示意图。
图2是本发明夹具体的结构示意图。
图3是进刀和退刀控制装置的结构示意图。
图4是圆台卡体侧向截面结构示意图。
图5是喷头和滑块装配结构示意图。
图6是喷头、电极和圆柱工件装配图。
图7是电极出液口局部放大截面示意图。
图8是喷头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图8，一种圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工方法，包括以下步骤：
工具电极连接电源负极，圆柱工件连接电源正极，通过调节进刀和退刀控制装置的进刀和退刀，进而使得工具电极做径向往复移动，保持圆柱工件内壁和工具电极之间有一定的加工间隙，电解液经工具电极喷射到圆柱工件上，参与工具电极与圆柱工件内壁之间的电化学反应，再通过环绕每个工具电极的电极出液口的气体流出通孔将高压气体喷射到圆柱工件上，对电解液的喷射范围进行控制，实现群孔的加工；直至加工完毕，再均匀旋转圆柱工件到一定角度，进行圆柱工件内壁下一轮微织构加工，直到获得需要的加工形貌。
一种基于所述电解加工方法的加工装置，包括机床工作台4、夹体板3、夹具体7、进刀和退刀控制装置、喷头2和工具电极26，所述机床工作台4竖向布置且安装在平整台面上，所述夹具体7通过夹体板3安装在机床工作台4上，所述进刀和退刀控制装置安装在夹具体7内，所述喷头2安装在进刀和退刀控制装置上，所述工具电极26安装在喷头2上；
所述夹具体7包括圆管体和夹具体挡板8，所述圆管体横向布置，且其后端固定在夹体板3上，所述圆管体的前端伸入到圆柱工件1内，所述圆管体的前部沿壁面开设有T型卡槽10，所述T型卡槽10在靠近其底部处设有凸状块，所述夹具体挡板8卡接在圆管体前端端部的T型卡槽内；
所述进刀和退刀控制装置包括电机19、联轴器、后挡板17、圆台卡体16、滑块6、丝杠13、圆形导轨12和前挡板14，所述电机19安装在联轴器壳体18上，所述联轴器壳体18安装在后挡板17上，所述后挡板17固定安装在夹体板3上，所述前挡板14与夹具体挡板8固定，所述圆台卡体16为后端大前端小的梯形圆台且沿中轴线上设有与丝杠13配合的螺纹通孔，所述丝杠13穿过圆台卡体16的螺纹通孔，且其前后两端分别可转动的安装在前挡板14和后挡板17上，所述圆形导轨12的前后两端分别固定在前挡板14和后挡板17上，所述圆台卡体16可前后滑动的安装在圆形导轨12上，所述电机19的动力输出轴通过联轴器与丝杠13连接；所述圆台卡体16的斜壁面沿轴向开设有有弧形卡槽23，所述弧形卡槽23的横截面为T型；每个弧形卡槽23内安装一个滑块6，所述滑块6的底部为与弧形卡槽23相配合的弧面，所述滑块6的后部的左右两侧分别设有与T型卡槽10的凸形块配合的凹槽31；所述圆台卡体16位于所述夹具体7的圆管体内，所述滑块6从T型卡槽10内伸出且其上的凹槽31与T型卡槽10的凸形块形成上下滑动副；
所述喷头2的前后两端分别通过六角螺钉30固定在滑块6上，所述喷头2的上端面上自后向前依次设有液体凸台29、气体凸台28和双U型槽27，所述液体凸台29内设有与电解液槽连接的进液口37，所述气体凸台28内设有与空气压缩机连接的进气口36；所述喷头2内设有液体汇流腔41和气体汇流腔42，所述气体汇流腔42位于所述液体汇流腔41的上方且两者之间设有隔层，所述进液口37通过电解液流进通道40与所述液体汇流腔41连通，所述进气口36通过气体流进通道39与所述气体汇流腔42连通；沿所述隔层截面法线方向设有隔层通孔43，在气体汇流腔42的上方沿气体汇流腔截面法线方向设有气体流出通孔35，所述气体流出通孔35与隔层通孔43一一对应且同轴布置，所述工具电极26自上而下依次穿过双U型槽27、气体流出通孔35、气体汇流腔42、隔层通孔43伸入到液体汇流腔41内，所述工具电极26与隔层通孔43无缝紧密配合，同时与气体流出通孔35间隙配合；
所述液体汇流腔41与工具电极26的电极进液口34连通，工具电极的电极出液口32与圆柱工件内壁之间设有一定的加工间隙，所述气体流出通孔35与所述气体汇流腔42连通；
连接喷头2和滑块6的六角螺钉30通过导线连接电源负极，圆柱工件1连接电源正极。
进一步，所述电机19上设有手动调节的调节螺母20和控制器接口21，所述控制器接口21与控制器连接。
再进一步，所述T型卡槽10设置有三个，三个T型卡槽沿圆管体前部径向120度布置，所述弧形卡槽23设置有三个，三个弧形卡槽等间隔布置并与夹具体7的圆管体上的三个T型卡槽一一对应。
再进一步，所述工具电极26为线性阵列管状电极，所述隔层通孔43、气体流出通孔35均为线性阵列通孔。
再进一步，所述工具电极26采用电火花切割加工制成的304不锈钢钢管，且两端口经过磨削磨平；所述304不锈钢钢管的外径为500μm，内径为300μm。
再进一步，所述机床工作台4沿着左右方向设有卡槽5，所述夹体板3为开口朝向机床工作台4的U型件，所述夹体板3的后端卡接在机床工作台4的卡槽5内。
再进一步，所述喷头2的出液口为圆形，即为管状电极的电解液出液口，所述喷头2的出气口为圆台状且包覆电极出液口。
再进一步，所述隔层通孔轴线、气体流出通孔轴线、管状电极的孔轴线均平行布置，且每个管状电极的孔与相应的隔层通孔、气体流出通孔同轴设置。
更进一步，所述线性阵列管状电极排列为1×5。
如图1所示，所述机床工作台4安装在平整台面上，所述机床工作台4内设有卡槽5，所述夹体板3由所述机床工作台4内的卡槽5配合和六角头螺钉固定，所述夹体板3和所述夹具体7底部均设有四个螺纹孔，且两列螺纹孔通过六角头螺钉连接。
如图2所示，所述夹具体7的后部是一个盘状，且上设有夹具体螺纹孔11，用于安装在夹体板3上，前部是一个圆管状，且上部径向每120度壁面内设有三个T型卡槽10，T型卡槽的壁面均为平面且是一个只有移动副的结构，T型卡槽底部有个凸状块，凸状块方便、精准与滑块配合，约束滑块轴向运动自由度，保证滑块在卡槽内作径向往复运动；另一方面圆周阵列三个T型卡槽能保证管电极在空间上呈圆周均匀分布，使三个方向上滑块和电极的进给量和退刀量具有均匀性和一致性，所述夹具体挡板8上有四个圆周阵列的螺纹孔9，螺纹孔由六角头螺栓与所述前挡板14紧密配合固定。所述前挡板14和所述夹具体挡板8通过螺纹孔和六角头螺栓紧密连接，由此所述前挡板14和所述夹具体7是连接固定的。
如图3～5所示，所述进刀和退刀控制装置包括电机19、联轴器壳体18、轴承15、后挡板17、前挡板14、圆台卡体16、滑块6、丝杠13和圆形导轨12。所述电机19上设有调节螺母20和控制器接口21，既可以通过调节螺母也可以通过控制器来调节电机转动进而控制所述丝杠13转速。所述电机19连接所述联轴器壳体18，联轴器安装在所述联轴器壳体18内且与电机19连接以便变速，所述后挡板17连接所述联轴器壳体18，所述后挡板17内安装了轴承，所述后挡板17上有四个螺纹孔，方便与所述夹体板3连接并固定。所述丝杠13是配合在所述轴承15内的，所述圆台卡体16轴线上有一个与所述丝杠13配合的螺纹通孔22，且沿轴线外围方向还有三个圆周阵列通孔24，所述圆台卡体16沿斜壁线方向上设有弧形卡槽，所述滑块6的底部设有一个和弧形卡槽倾斜度相同的滑块弧面25，圆台卡体16上的弧形卡槽23能和滑块弧面25更好的的配合并相对作滑动运动，弧形卡槽23使所述滑块6受推力推进和挤压拉回，所述滑块6的后侧设有左右两个凹槽31，所述滑块6安装在夹具体7内并限制凹槽31的宽度和T型卡槽10的凸状块宽度相同，这样可以保证滑块6在夹具体7内只能作径向运动，根据圆台卡体16的斜度和丝杠13的参数可以准确的计算出丝杠每转的电极的进给量和退刀量，电机控制的进给量和退刀量可以提高加工精度。所述三个圆周阵列的圆形导轨12是穿过所述圆台卡体16内三个通孔24且两端固定在所述后挡板17和所述前挡板14上的，一方面可以增加结构的稳定性，另一方面圆形滚动的方式可以减少导轨和圆台卡体16的摩擦力。所述前挡板14通过螺纹孔和六角头螺栓与所述夹具体挡板8紧密配合固定。
如图6～8所示，所述喷头2是一个凸状金属材料物体，且顶部为弧形，所述喷头2左右两端各有一个螺纹通孔38，中间依次是液体凸台29、气体凸台28和双U型槽27，所述双U型槽27是是喷头上部弧面沿出液口轴线方向开的。所述喷头2上的液体凸台29和气体凸台28内设有圆形进液口和进气口，所述进液口37通过供液管连接电解液槽，所述进气口36处设置有供气管，供气管外接空气压缩机，所述进液口37通过电解液流进通道40连通到所述液体汇流腔41，所述进气口36通过气体流进通道39连通到所述气体汇流腔42，所述液体汇流腔41和所述气体汇流腔42中间有层隔层，沿隔层截面法线方向设有1×5个线性阵列的隔层通孔43，沿所述气体汇流腔42截面法线方向设有1×5个线性阵列的气体流出通孔35，且两组通孔同轴一一对应。所述进液口37、进气口36、隔层通孔43、气体流出通孔35、管状电极孔的轴线均保证平行，且隔层通孔43、管状电极孔能同轴无缝隙配合，这样可以保证电解液不会从此处溢出。气体流出通孔大于管电极外径，保证气体经配合缝隙流出。所述液体汇流腔连通1×5个管电极进液口，所述气体汇流腔连通所述1×5个气体流出通道。所述管状电极的上端自下而上依次穿过液体汇流腔41、隔层通孔43、气体汇流腔42和气体流出通孔35。管电极的下端不必过多伸入到液体汇流腔内，只需保证电解液能经液体汇流腔均匀流入到管电极进液口即可。所述六角螺钉30与所述喷头2之间设有金属垫片33，所述喷头2和所述滑块6通过所述六角螺钉30和金属垫片33紧密配合，所述六角螺钉30通过导线连接电源的负极。
单个喷头上的线性阵列管状电极排列为1×5，即单喷头出液口为1×5。三个喷头呈圆周阵列状排布，即此装置出液口为3×5。
隔层通孔与管电极外径大小相等，管电极与隔层通孔同轴配合后用环氧树脂胶粘贴，保证两者无缝隙配合。气体流出通孔大于管电极外径，保证气体经配合缝隙流出。
电解液采用一定质量溶度的NaNO3溶液或NaCl溶液。
本发明的电解加工具体方法为：
通过装置上六角螺钉30连接电源负极，且六角螺钉30与3×5线性阵列管状电极通过金属垫片33和喷头2连接，圆柱工件1连接电源的正极，电解液经供液管由进液口37经过电解液流进通道40流入液体汇流腔41，然后均匀地分配到各个管状电极的电极进液口34，再经过线性阵列管状电极喷射到圆柱工件1上，参与工具电极与圆柱工件1之间的电化学反应，此时在电场作用下阳极表面的金属原子失去电子，阴极表面的氢离子得到电子形成氢气，发生氧化还原反应；通过电机19转动带动丝杠13转动和圆台卡体16轴向滑动进而使滑块6和喷头2作径向往复移动即退刀和进刀过程，保持加工工件和工具电极之间有一定的加工间隙，实现群孔的加工；再通过环绕每个电极出液口32的气体流出通孔35将高压气体喷射到工件上，对电解液的喷射范围进行控制，控制电解液聚焦于工具电极上每个单电极正对工件的区域内，改变电解液在工件表面的分布特性，实现每个单电极对应的工件表面流场分布从内至外依次为流场、气液混合流场和气流场，从而改变电场作用下工件上的电流密度分布规律，控制电场能量更多集中于工具电极上每个单电极正对的工件区域内，直至加工完毕，再均匀旋转圆柱工件到一定角度，进行圆柱工件内壁下一轮微织构加工，直到获得需要的加工形貌。

Claims (9)

1.一种圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置，其特征在于：包括机床工作台、夹体板、夹具体、进刀和退刀控制装置、喷头和工具电极，所述机床工作台竖向布置且安装在平整台面上，所述夹具体通过夹体板安装在机床工作台上，所述进刀和退刀控制装置安装在夹具体内，所述喷头安装在进刀和退刀控制装置上，所述工具电极安装在喷头上；
所述夹具体包括圆管体和夹具体挡板，所述圆管体横向布置，且其后端固定在夹体板上，所述圆管体的前端伸入到圆柱工件内，所述圆管体的前部沿壁面开设有T型卡槽，所述T型卡槽在靠近其底部处设有凸状块，所述夹具体挡板卡接在圆管体前端端部的T型卡槽内；
所述进刀和退刀控制装置包括电机、联轴器、后挡板、圆台卡体、滑块、丝杠、圆形导轨和前挡板，所述电机安装在联轴器壳体上，所述联轴器壳体安装在后挡板上，所述后挡板固定安装在夹体板上，所述前挡板与夹具体挡板固定，所述圆台卡体为后端大前端小的梯形圆台且沿中轴线上设有与丝杠配合的螺纹通孔，所述丝杠穿过圆台卡体的螺纹通孔，且其前后两端分别可转动的安装在前挡板和后挡板上，所述圆形导轨的前后两端分别固定在前挡板和后挡板上，所述圆台卡体可前后滑动的安装在圆形导轨上，所述电机的动力输出轴通过联轴器与丝杠连接；所述圆台卡体的斜壁面沿轴向开设有有弧形卡槽，所述弧形卡槽的横截面为T型；每个弧形卡槽内安装一个滑块，所述滑块的底部为与弧形卡槽相配合的弧面，所述滑块的后部的左右两侧分别设有与T型卡槽的凸形块配合的凹槽；所述圆台卡体位于所述夹具体的圆管体内，所述滑块从T型卡槽内伸出且其上的凹槽与T型卡槽的凸形块形成上下滑动副；
所述喷头的前后两端分别通过六角螺钉固定在滑块上，所述喷头的上端面上自后向前依次设有液体凸台、气体凸台和双U型槽，所述液体凸台内设有与电解液槽连接的进液口，所述气体凸台内设有与空气压缩机连接的进气口；所述喷头内设有液体汇流腔和气体汇流腔，所述气体汇流腔位于所述液体汇流腔的上方且两者之间设有隔层，所述进液口通过电解液流进通道与所述液体汇流腔连通，所述进气口通过气体流进通道与所述气体汇流腔连通；沿所述隔层截面法线方向设有隔层通孔，在气体汇流腔的上方沿气体汇流腔截面法线方向设有气体流出通孔，所述气体流出通孔与隔层通孔一一对应且同轴布置，所述工具电极自上而下依次穿过双U型槽、气体流出通孔、气体汇流腔、隔层通孔伸入到液体汇流腔内，所述工具电极与隔层通孔无缝紧密配合，同时与气体流出通孔间隙配合；
所述液体汇流腔与工具电极的电极进液口连通，工具电极的电极出液口与圆柱工件内壁之间设有一定的加工间隙，所述气体流出通孔与所述气体汇流腔连通；
连接喷头和滑块的六角螺钉通过导线连接电源负极，圆柱工件连接电源正极；
工具电极连接电源负极，圆柱工件连接电源正极，通过调节进刀和退刀控制装置的进刀和退刀，进而使得工具电极做径向往复移动，保持圆柱工件内壁和工具电极之间有一定的加工间隙，电解液经工具电极喷射到圆柱工件上，参与工具电极与圆柱工件内壁之间的电化学反应，再通过环绕每个工具电极的电极出液口的气体流出通孔将高压气体喷射到圆柱工件上，对电解液的喷射范围进行控制，实现群孔的加工；直至加工完毕，再均匀旋转圆柱工件到一定角度，进行圆柱工件内壁下一轮微织构加工，直到获得需要的加工形貌。
2.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：所述电机上设有手动调节的调节螺母和控制器接口，所述控制器接口与控制器连接。
3.如权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于：所述T型卡槽设置有三个，三个T型卡槽沿圆管体前部径向120度布置，所述弧形卡槽设置有三个，三个弧形卡槽等间隔布置并与夹具体的圆管体上的三个T型卡槽一一对应。
4.如权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于：所述工具电极为线性阵列管状电极，所述隔层通孔、气体流出通孔均为线性阵列通孔。
5.如权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于：所述工具电极采用电火花切割加工制成的304不锈钢钢管，且两端口经过磨削磨平；所述304不锈钢钢管的外径为500μm，内径为300μm。
6.如权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于：所述机床工作台沿着左右方向设有卡槽，所述夹体板为开口朝向机床工作台的U型件，所述夹体板的后端卡接在机床工作台的卡槽内。
7.如权利要求4所述的加工装置，其特征在于：所述喷头的出液口为圆形，即为管状电极的电解液出液口，所述喷头的出气口为圆台状且包覆电极出液口。
8.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：所述隔层通孔轴线、气体流出通孔轴线、管状电极的孔轴线均平行布置，且每个管状电极的孔与相应的隔层通孔、气体流出通孔同轴设置。
9.如权利要求4所述的加工装置，其特征在于：所述线性阵列管状电极排列为1×5。
CN201711062940.3A 2017-11-02 2017-11-02 圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置 Active CN107755835B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711062940.3A CN107755835B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711062940.3A CN107755835B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107755835A CN107755835A (zh) 2018-03-06
CN107755835B true CN107755835B (zh) 2023-06-27

Family

ID=61273030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711062940.3A Active CN107755835B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107755835B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108436205B (zh) * 2018-03-07 2019-09-17 大连海事大学 一种电解加工气缸套表面微织构的装置及方法
CN110039141B (zh) * 2019-04-18 2023-12-26 西安工业大学 一种用于内壁深环槽的楔形胀开式旋转工具阴极
CN110102846A (zh) * 2019-06-06 2019-08-09 浙江工业大学 薄壁件回转体内壁微织构径向振动辅助电解加工方法及装置
CN110202225B (zh) * 2019-06-17 2021-07-27 南京航空航天大学 气流辅助提高电火花电解复合穿孔加工质量的装置
CN110756925A (zh) * 2019-10-17 2020-02-07 南京航空航天大学 电火花电解交替加工弧面的工具及方法
CN110814452B (zh) * 2019-11-15 2020-12-18 合肥工业大学 一种用于齿面交错沟槽的电解加工装置
CN111805020B (zh) * 2020-07-17 2023-03-24 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种喷嘴组装件旋流器电火花打孔辅助工具及使用方法
CN114635177B (zh) * 2022-03-07 2023-09-29 南京航空航天大学 金属流道内表面磨粒辅助电解抛光用喷头及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105921832A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 浙江工业大学 柔性集束群电极射流电解加工方法及装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5630951A (en) * 1995-05-15 1997-05-20 Corning Incorporated Methods and apparatus for making honeycomb extrusion dies
US6680454B1 (en) * 2002-12-27 2004-01-20 General Electric Company Electromachining with perforated electrodes
CN102699456B (zh) * 2012-06-04 2014-08-20 广东工业大学 微热管内壁非连续微结构微细电解加工装置及加工方法
CN104057163B (zh) * 2014-03-02 2016-06-29 浙江工业大学 一种气膜屏蔽微细电解加工方法及其专用装置
CN107052483B (zh) * 2017-03-30 2018-12-07 南京航空航天大学 绝缘屏蔽套料电解加工阴极系统及加工方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105921832A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 浙江工业大学 柔性集束群电极射流电解加工方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107755835A (zh) 2018-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107755835B (zh) 圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置
CN104014880B (zh) 一种无重铸层微小孔的激光‑电解复合加工装置及方法
CN103611994B (zh) 复杂曲面无再铸层单/群孔多工位电火花-电解加工机床
CN105921832B (zh) 柔性集束群电极射流电解加工方法及装置
CN110102846A (zh) 薄壁件回转体内壁微织构径向振动辅助电解加工方法及装置
CN110000434A (zh) 夹层式阴极装置、阴极群孔电解加工工装夹具及工艺方法
CN103706898A (zh) 一种内斜微线段齿轮的电解加工装置及方法
CN112658414B (zh) 一种渐开线样板加工装置及工作方法
CN112975012B (zh) 基于电压调节的锥形轮毂整体叶盘多叶栅电解装置及方法
CN109482991A (zh) 一种复合射流微纳加工方法及加工装置
CN112453601B (zh) 一种金属制品内腔处理电火花机床
CN103433576A (zh) 一种绝缘陶瓷涂层金属的自诱导-内冲液电火花加工方法
CN111151830A (zh) 一种超声振动辅助电解矩阵斜方孔加工系统及方法
CN108655523B (zh) 一种提高大电流电弧放电铣削加工精度的装置
CN104511669B (zh) 大长径比盘状阵列群电极的电化学加工方法
CN109794659A (zh) 超声气膜屏蔽微细电解加工装置
CN207787895U (zh) 方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置
CN205817003U (zh) 柔性集束群电极射流电解加工装置
CN210412920U (zh) 一种卧式电解加工机床的导电轴装置
CN209110343U (zh) 夹层式阴极装置和阴极群孔电解加工工装夹具
CN114700568B (zh) 一种带式电极电火花电解复合加工沟槽结构的方法及装置
CN112059341A (zh) 一种具有液体背衬的电火花-电解复合加工微小孔方法
CN110560802A (zh) 一种用于大深径比微孔高速电火花加工的装置
CN207695795U (zh) 圆柱内壁微结构气膜屏蔽圆周阵列管电极射流电解加工装置
CN210451278U (zh) 薄壁件回转体内壁微织构径向振动辅助电解加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant