CN109226913B - 随动封液切入式电解铣削加工斜面的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种随动封液切入式电解铣削加工斜面的装置及方法，属于电解加工技术领域。该装置主要包括工具阴极、上支撑板、导向杆、弹簧、直线轴承、万向球和挡水块组成。上支撑板固定在工具阴极上前方，两根导向杆通过螺纹紧固在上支撑板上，导向杆上先后套入弹簧和挡水块，挡水块通过直线轴承可以在导向杆轴向上下滑动；万向球安装在挡水块下方并和工件实时接触，同时在弹簧压缩弹力的作用下，万向球一直紧压在工件表面。当工具阴极切入式电解加工斜面时，随动封液装置可根据工具阴极的上下运动而上下浮动，进而改变工具阴极出水截面积，实时限定出液口电解液喷向加工区域，提高了加工精度、稳定性和效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种随动封液切入式电解铣削加工斜面的装置及方法，属于电解加工技术领域。
背景技术
随着航空航天、武器装备等领域的快速发展，关键零部件为保证精度、减少装配误差需要进行整体化结构设计，在保证使用性能的同时尽可能减轻重量。高温合金、钛合金等材料具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等性能，被广泛运用在航空、航天、船舶、武器装备等领域。比如GH4169在CF6发动机中占据总重量的34%，我国第四代自组研发的战斗机F22使用材料中，钛合金占据总量的41%。由于这些大型整体结构件形状复杂，从毛坯到成型零件材料去除率达50%以上，给制造技术带来巨大难题。
电解加工是基于电化学加工时阳极溶解原理并借助于成型电极、将工件按一定的形状和尺寸加工成型的一种工艺方法。由于电解加工不存在切削力，无电极损耗、表面加工质量好，加工效率高。因此，电解加工广泛运用于钛合金大型整体结构件的加工，如成型电解加工发动机叶片、套料电解加工整体叶盘以及旋印电解加工发动机匣。目前，南京航空航天大学已经在此掌握了成熟的工艺规律。
电解铣削加工技术是新型电解加工技术，它将数控系统与电解加工相结合，即通过工具电极的数控运动，以类似机械铣削加工的方式，通过电化学溶解作用实现材料的去除。与拷贝式电解加工方法相比，电解铣削加工的柔性更好，适用性更广，可以用于加工各种复杂的型面、深槽、薄壁、凸台等结构。
电解铣削加工根据工具阴极与工件的相对位置关系分为飞行式电解加工和切入式电解加工，切入式电解加工时工具阴极切入到工件内部，飞形式电解加工时工具阴极悬浮在工件表面之上。由于切入式电解加工直接切入到工件内部，因此其相对于飞行式电解加工具有更加明显的材料去除效率。但是，切入式电解加工时由于加工间隙较小，所以往往采用内喷液方式供液，电解液从中空工具电极的侧面或底面出液口喷出。然而，在切入式电解加工斜面时，由于工具电极的运动，使得出液口喷出的电解液部分喷向加工区域之外，不仅使加工区域的电解液减少，还容易造成加工紊乱，加剧非加工区域的杂散腐蚀,因此在电解铣削加工斜面时如何促进电解液稳定的流向加工区域成为目前急需解决的关键问题。
发明内容
本发明提出了一种随动封液切入式电解铣削加工斜面的装置及方法，旨在提高切入式电解加工斜面或曲面的稳定性、效率和精度。
一种随动封液切入式电解铣削加工斜面装置，其特征在于：
上述装置包括工具阴极、上支撑板、导向杆、弹簧、直线轴承、万向球和挡水块；
上述工具阴极内部具有电解液通道，出液口为一排窄缝，其位置位于工具阴极与工件相对的前面，左右侧面、底面、后面绝缘处理；
上支撑板固定于工具阴极前侧的上半部分；
上述挡水块从后往前依次为挡水部分、中间板状连接部分和前面块状滑动部分；上述挡水块的挡水部分为三面包围结构，它以设定的高度包围工具阴极前面和左右侧面；
上述挡水块的前面块状滑动部分具有通孔，所述直线轴承固定安装于通孔内；
上述导向杆安装于上支撑板下方，导向杆套装上述弹簧后穿过直线轴承并通过限位螺母限位；
上述挡水块的中间板状连接部分的下底面安装万向球。
所述的随动封液切入式电解铣削加工斜面装置的方法，其特征在于包括以下过程：
工具阴极沿轴向垂直安装在电解铣削机床主轴夹具上，并连接工作电源负极；
将待加工工件装夹在机床工作平台上，并连接工作电源正极；
调整工具阴极的位置，保证初始加工间隙并使得万向球始终紧压在工件上表面；
通电解液并开启电源，通过数控系统控制工具阴极沿斜线运动时，挡水块通过直线轴承在导向杆上自由滑动，挡水块和工具阴极前后相对位置固定不变，弹簧的压缩作用力作用在挡水块上并使得万向球始终紧压在工件表面，并可以自由滑动；
电解液始终被封锁在加工区域，阳极工件沿斜面被电解，最终实现斜面的电解加工。
本发明具有如下优点：
1、随动封液装置中挡水块可跟随加工工具阴极和工件表面的相对位置而运动，可实时改变出水截面积的大小，保证工具阴极出液口喷出的电解液全部流向加工区域，避免了电解加工斜面时因电解液喷向非加工区域而使加工区电解液减少，加工效率降低，甚至出现打火而中断加工的情况；
2、随动封液装置在整个加工电解加工斜面过程中可将电解液严格限定在加工区域，减少了电解加工时对非加工区域的杂散腐蚀，提高了加工的精度；
3、随动封液装置中在弹簧弹力作用下万向球与工件表面实时接触，可跟随工件表面的形貌的起伏而改变封液装置的升降，从而改变出水截面积的大小，不仅可以用于加工斜面，还可用于加工斜度较小的曲面。
附图说明
图1为随动封液电解铣削加工斜面示意图；
图2为无随动封液装置加工斜面过程示意图；
图3为随动封液电解铣削加工斜面过程示意图；
图4为电解铣削加工工具阴极示意图；
图5为挡水块示意图；
其中标号名称为：1.加工工件、2.万向球、3.挡水块、4.直线轴承、5.弹簧、6.导向杆、7.上支撑板、8.工具阴极、9.绝缘层
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明：
如图1所示，本发明包括工具阴极、上支撑板、导向杆、弹簧、直线轴承、万向球和挡水块，可在方形毛坯上电解加工出任意角度的斜面，，提高加工效率和加工稳定性。
如图4所示，工具阴极内部中空的长方体结构，与工件待加工表面相对的前面开有一排窄缝，可均匀地喷出电解液，左右侧面、底面、后面绝缘处理，避免杂散腐蚀。如图5所示，挡水块从前往后依次为三面包围的挡水部分，中间板状连接部分和后面块状滑动部分。结合图1，随动封液装置安装完成后，挡水块和工具阴极前后相对位置固定不变，可实现挡水功能，在工具阴极上下进给时，挡水块通过直线轴承在导向杆上自由滑动，通过弹簧的压缩弹力作用在挡水块，使得万向球始终紧压在工件表面，并且万向球可在工件表面自由滚动。
如图2和图3所示，无随动封液装置时，随着加工的进行，刀具出液口所对应的工件表面积有所变化，由于非加工区流动阻力更小，所以电解液会从非加工区域大量流失，造成加工区域缺液；而增加随动封液装置后，随动封液装置可随着工件表面与刀具的位置差的变化而上下运动，部分封住出液口的电解液，实现对加工区域的封液，避免电解液流向非加工区域。
具体加工步骤如下：
步骤一：工具阴极沿轴向垂直安装在电解铣削机床主轴夹具上，并连接工作电源负极；
步骤二：安装上支撑板、导向杆、弹簧、直线轴承、万向球和挡水块、限位螺母等装置在工具阴极；
步骤三：将待加工工件装夹在机床工作平台上，并连接工作电源正极;
步骤四：调整工具阴极的位置，保证初始加工间隙并使得万向球始终紧压在工件上表面；
步骤五：接通电解液，检查电解液温度和循环过滤系统运行是否正常；
步骤六：开启电源，通过数控系统设定刀具斜线运动的角度和速度，阳极工件沿斜面被溶解，最终实现斜面的电解加工；
步骤七：关闭电源和电解液，将刀具移到初始位置。
Claims (2)
1.一种随动封液切入式电解铣削加工斜面装置，其特征在于：
上述装置包括工具阴极（8）、上支撑板（7）、导向杆（6）、弹簧（5）、直线轴承（4）、万向球（2）和挡水块（3）；
上述工具阴极内部具有电解液通道，出液口为一排窄缝，其位置位于工具阴极与工件相对的前面，左右侧面、底面、后面绝缘处理；
上支撑板（7）固定于工具阴极（8）前侧的上半部分；
上述挡水块（3）从后往前依次为挡水部分、中间板状连接部分和前面块状滑动部分；上述挡水块（3）的挡水部分为三面包围结构，它以设定的高度包围工具阴极（8）前面和左右侧面；
上述挡水块（3）的前面块状滑动部分具有通孔，所述直线轴承（4）固定安装于通孔内；
上述导向杆（6）安装于上支撑板（7）下方，导向杆（6）套装上述弹簧（5）后穿过直线轴承（4）并通过限位螺母限位；
上述挡水块（3）的中间板状连接部分的下底面安装万向球（2）。
2.利用权利要求1所述的随动封液切入式电解铣削加工斜面装置的方法，其特征在于包括以下过程：
工具阴极（8）沿轴向垂直安装在电解铣削机床主轴夹具上，并连接工作电源负极；
将待加工工件（1）装夹在机床工作平台上，并连接工作电源正极；
调整工具阴极（8）的位置，保证初始加工间隙并使得万向球（2）始终紧压在工件（1）上表面；
通电解液并开启电源，通过数控系统控制工具阴极（8）沿斜线运动时，挡水块（3）通过直线轴承在导向杆（6）上自由滑动，挡水块（3）和工具阴极（8）前后相对位置固定不变，弹簧（5）的压缩作用力作用在挡水块（3）上使万向球（2）始终紧压在工件表面，并可以自由滑动；
电解液始终被封锁在加工区域，阳极工件（1）沿斜面被电解，最终实现斜面的电解加工。
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