CN108296580B - 一种v形板式工具阴极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种V形板式工具阴极，从上到下依次包括阴极接头、阴极腔体、腔体过渡板、阴极连接板和板式阴极；阴极腔体为管状结构，阴极腔体两端通过腔体堵头密封，在阴极腔体的上端面设置阴极接头，阴极腔体的下端面贴设腔体过渡板，在阴极腔体和腔体过渡板上开设多组过液通孔；腔体过渡板的下端面贴设阴极连接板，阴极连接板上设置过液长缝；在阴极连接板的下端、过液长缝两侧各设置一块板式阴极，两块板式阴极的下端靠拢呈下部不封闭的V字形结构。本发明在进行通槽、盲槽加工或成块材料去除时，沿着金属板材厚度方向进给，使进给量大大减小，大幅提高加工效率，加工后的槽或切口的侧壁陡直度好，表面质量高。

Description

一种V形板式工具阴极

技术领域

本发明属于电解加工技术领域，具体涉及一种V形板式工具阴极，用于金属材料(尤其是难加工金属材料)上宽度一致性要求较高的大长宽比通槽和盲槽的加工，以及成块材料的快速去除加工。

背景技术

在航空航天、军工、精密仪器、模具等领域，金属材料（尤其是难加工金属材料）上大长宽比通槽、盲槽的加工以及成块材料的快速去除具有广泛需求，常采用铣削、激光加工、电火花加工、高压水射流切割、电解加工等加工方法。

铣削一般采用立铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀等刀具加工通槽、盲槽及切断工件，但是对于高温合金、钛合金、硬质合金等难加工金属材料，存在铣刀磨损严重、加工效率低、成本高等问题。

激光加工利用高能量密度的激光束对材料进行高温熔融或气化去除加工，但存在被加工表面存在变质层、成本较高等问题。

电火花加工是通过成形工具电极或丝状线电极与工件之间火花放电产生的热来腐蚀去除工件材料，常用于腔、槽、缝的成形加工和金属材料的切割去除。但电火花加工存在加工效率低、工具电极有损耗、精密补偿难度大、会产生热变质层等问题。

高压水射流切割是利用从小孔喷嘴喷出的具有很高动能的高速水射流进行材料切割，但该技术存在加工深度不易控制、切割厚度较大的难加工材料效率较低、加工精度难以保证等问题。

电解加工是基于电化学原理利用工具阴极对金属工件进行非接触式溶解去除的一种加工技术，具有加工材料范围广、生产率高、表面质量好、工具阴极无损耗、不产生残余应力和变形等优点。传统电解加工技术多采用成形工具阴极对工件进行拷贝式加工，电解铣削加工技术多采用金属圆柱棒作工具阴极进行数控电解加工。

综上，以上加工技术在加工金属材料（甚至难加工金属材料）方面虽然各有一定优势，但在加工宽度一致性要求较高的大长宽比通槽和盲槽，以及成块材料快速去除等方面，存在加工效率不够高，或工件表面存在变质层，或刀具（工具）存在损耗，或加工成本高等问题。电解铣削加工技术虽然可以采用棒状工具电极通过控制加工路径实现通槽、盲槽的加工或成块材料去除，但进给轨迹长度远大于电解插削加工进给量（进给方向为厚度方向，进给量为板材厚度），故电解铣削加工技术加工效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于金属材料（尤其难加工金属材料）电解插削加工的工具阴极，解决现有技术在加工宽度一致性要求较高的大长宽比通槽和盲槽以及成块材料快速去除等方面存在的技术难题，提高加工效率、降低加工成本。

本发明采用的技术方案是 ：

一种V形板式工具阴极，从上到下依次包括阴极接头、阴极腔体、腔体过渡板、阴极连接板和板式阴极；所述阴极腔体为两端开口的管状结构，阴极腔体两端开口通过设置的腔体堵头密封，在阴极腔体的上端面中央位置固定设置所述阴极接头，阴极接头为圆管状结构，阴极接头下端与阴极腔体连通，阴极接头上端可与机床主轴连接；阴极腔体的下端面贴设所述腔体过渡板，在阴极腔体和腔体过渡板上对应开设多组过液通孔，多组过液通孔在同一直线上，多组过液通孔与阴极腔体的内部连通；所述腔体过渡板的下端面贴设所述阴极连接板，所述阴极连接板上设置有过液长缝，过液长缝上端正对并连通多组过液通孔；在所述阴极连接板的下端、过液长缝两侧各设置一块板式阴极，两块板式阴极的下端靠拢，两块板式阴极整体呈下部不封闭的V字形结构。

进一步的，所述单块板式阴极为矩形长板结构，两块板式阴极的下部靠拢但不封闭，构成长条形的出液狭缝。

进一步的，所述板式阴极的上部涂覆绝缘层，板式阴极的下部留有电解端。

进一步的，所述阴极腔体为圆管状结构，阴极腔体的上端面中央开设有阴极接头焊接水平槽，阴极接头垂直焊接在阴极接头焊接水平槽内，阴极接头外连接转接头，转接头可与电解液的进液管和机床主轴连接。

进一步的，所述阴极腔体的下端面为水平台结构，腔体过渡板为矩形板结构，腔体过渡板通过焊接设置于阴极腔体下端面的水平台上。

进一步的，所述过液通孔的开设数目为七个，七个所述过液通孔开设在腔体过渡板的横向中心线位置。

进一步的，所述阴极连接板与腔体过渡板等大，阴极连接板与腔体过渡板的四周位置均设置有光孔，阴极连接板通过螺栓与其上方的腔体过渡板连接；所述阴极连接板由两片阴极连接板单元拼合而成，两片阴极连接板单元的连接处构成所述过液长缝，所述过液长缝的截面为上底长下底短的梯形结构。

进一步的，所述阴极腔体的材质为纯铜。

本发明具备以下优点：

1. 本发明的工具阴极能够实现大长宽比通槽和盲槽一次性加工，以及成块材料快速去除，该工具阴极沿着金属板材厚度方向进给，使进给量大大减小，从而提高了通槽、盲槽、成块材料去除的加工效率，缩短了加工时间。

2.本发明工具阴极侧面间隙小于电解加工的截断阈值（侧壁不会发生材料去除），加工的侧壁陡直度好。工具阴极无损耗、与被加工材料非接触，被加工表面质量好、无表面变质层、无微裂纹等。

3.本发明的工具阴极在加工宽度略有不同的通槽和盲槽时，不需要重新更换板式阴极，只需要改变板式阴极上部涂覆绝缘层的宽度，从而改变板式阴极下端与工件发生电化学反应的工作部分的宽度，就能够满足加工要求，应用更加灵活。

附图说明

图1是本发明工具阴极的整体结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明阴极接头的结构示意图；

图4是本发明阴极腔体的结构示意图；

图5是本发明腔体过渡板的结构示意图；

图6是本发明阴极连接板的结构示意图；

图7是图6的A-A侧剖视图；

图中，1-阴极接头，2-阴极腔体，3-腔体过渡板，4-阴极连接板，5-板式阴极，6-过液通孔，7-过液长缝，8-光孔，9-腔体堵头，10-出液狭缝。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

实施例：

一种用于电解加工缝隙、沟槽和切割的V形板式阴极，从上到下依次包括阴极接头1、阴极腔体2、腔体过渡板3、阴极连接板4和板式阴极5；所述阴极腔体2为两端开口的管状结构，阴极腔体2两端开口通过设置的腔体堵头9密封，在阴极腔体2的上端面中央位置固定设置所述阴极接头1，阴极接头1为圆管状结构，阴极接头1下端与阴极腔体2连通，阴极接头1上端通过转接头，可与机床主轴和电解液进液管连接；阴极腔体1的下端面贴设所述腔体过渡板3，在本实施例中，腔体过渡板3的长105mm，宽70mm，厚5mm，在阴极腔体1和腔体过渡板3上对应开设七组过液通孔6，七组过液通孔6开设在腔体过渡板3的横向中心线位置，七个过液通孔7中，中心一个孔直径为3mm，最外侧的两个孔直径为10mm，其余四个孔的直径为6mm，七个过液通孔6与阴极腔体2的内部连通；所述腔体过渡板3的下端面可拆卸的贴设所述阴极连接板4，所述阴极连接板4上设置有过液长缝7，过液长缝7上端正对并连通七个过液通孔6；在所述阴极连接板4的下端、过液长缝7两侧各焊接一块板式阴极5，两块板式阴极5的下端靠拢，两块板式阴极5整体呈下部不封闭的V字形结构。在两块板式阴极的两侧，通过金属条密封。

单块板式阴极5为矩形长板结构，单块板式阴极5长95mm，宽20mm，厚2mm，两块板式阴极5的下部靠拢但不封闭，构成1mm宽的长条形的出液狭缝10，电解液由该缝隙喷出。该板式阴极5的上部涂覆绝缘层，绝缘层由环氧树脂制成，板式阴极5下部留有电解端。在板式阴极5上部涂覆多高的绝缘层，要根据所加工的沟槽的宽度尺寸来确定。

阴极腔体2为圆管状结构，其材质为纯铜，阴极腔体2的上端面中央开设有阴极接头焊接水平槽，阴极接头1垂直焊接在阴极接头焊接水平槽内，阴极接头1外设置与转接头连接的螺纹。

阴极腔体2的下端面为水平台结构，腔体过渡板3为矩形板结构，腔体过渡板3通过焊接设置于阴极腔体2下端面的水平台上。

阴极连接板4与腔体过渡板3等大，阴极连接板4与腔体过渡板3的四周位置均设置有光孔8，阴极连接板4通过螺栓与其上方的腔体过渡板3连接；所述阴极连接板4由两片阴极连接板单元拼合而成，两片阴极连接板单元的连接处构成所述过液长缝7，所述过液长缝7的截面为上底长下底短的梯形结构，在本实施中，过液长缝8上底长12mm，过液长缝8下底长3mm，过液长缝8整体长度为100mm。

本发明的工作过程如下：

电源的正极连接待加工的工件，负极连接本发明工具阴极，机床主轴和电解液管通过一转接头连接阴极接头1，机床主轴并带动整个工具阴极沿着工件的厚度方向进给，电解液采用内供液方式供给，具体的说，电解液通过阴极接头1进入阴极腔体2，然后依次通过过液通孔6、过液长缝7最终到板式阴极5，板式阴极5为V字形结构，其下端留有宽为1mm的缝隙，电解液由该缝隙喷出最终与金属材料接触，完成板式阴极5长度及宽度范围的同时整体的电解去除。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种V形板式工具阴极，其特征在于：从上到下依次包括阴极接头（1）、阴极腔体（2）、腔体过渡板（3）、阴极连接板（4）和板式阴极（5）；所述阴极腔体（2）为两端开口的管状结构，阴极腔体（2）两端开口通过设置的腔体堵头（9）密封，在阴极腔体（2）的上端面中央位置固定设置所述阴极接头（1），阴极接头（1）为圆管状结构，阴极接头（1）下端与阴极腔体（2）连通，阴极接头（1）上端可与机床主轴连接；阴极腔体（2）的下端面贴设所述腔体过渡板（3），在阴极腔体（2）和腔体过渡板（3）上对应开设多组过液通孔（6），多组过液通孔（6）在同一直线上，多组过液通孔（6）与阴极腔体（2）的内部连通；所述腔体过渡板（3）的下端面贴设所述阴极连接板（4），所述阴极连接板（4）上设置有过液长缝（7），过液长缝（7）上端正对并连通多组过液通孔（6）；在所述阴极连接板（4）的下端、过液长缝（7）两侧各设置一块板式阴极（5），两块板式阴极（5）的下端靠拢，两块板式阴极（5）整体呈下部不封闭的V字形结构。

2.根据权利要求1所述的V形板式工具阴极，其特征在于：所述单块板式阴极（5）为矩形长板结构，两块板式阴极（5）的下部靠拢但不封闭，构成长条形的出液狭缝（10）。

3.根据权利要求2所述的V形板式工具阴极，其特征在于：所述板式阴极（5）的上部涂覆绝缘层，板式阴极（5）的下部留有电解端。

4.根据权利要求3所述的V形板式工具阴极，其特征在于：所述阴极腔体（2）为圆管状结构，阴极腔体（2）的上端面中央开设有阴极接头焊接水平槽，阴极接头（1）垂直焊接在阴极接头焊接水平槽内，阴极接头（1）外连接转接头，转接头可与电解液的进液管和机床主轴连接。

5.根据权利要求4所述的V形板式工具阴极，其特征在于：所述阴极腔体（2）的下端面为水平台结构，腔体过渡板（3）为矩形板结构，腔体过渡板（3）通过焊接设置于阴极腔体（2）下端面的水平台上。

6.根据权利要求5所述的V形板式工具阴极，其特征在于：所述过液通孔（6）的开设数目为七个，七个所述过液通孔（6）开设在腔体过渡板（3）的横向中心线位置。

7.根据权利要求6所述的V形板式工具阴极，其特征在于：所述阴极连接板（4）与腔体过渡板（3）等大，阴极连接板（4）与腔体过渡板（3）的四周位置均设置有光孔（8），阴极连接板（4）通过螺栓与其上方的腔体过渡板（3）连接；所述阴极连接板（4）由两片阴极连接板单元拼合而成，两片阴极连接板单元的连接处构成所述过液长缝（7），所述过液长缝（7）的截面为上底长下底短的梯形结构。

8.根据权利要求7所述的V形板式工具阴极，其特征在于：所述阴极腔体（2）的材质为纯铜。