CN111185641A - 一种电解液脉冲式电解加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解液脉冲式电解加工装置及方法，包括Z轴进给系统、偏心凸轮振动机构、控制系统、电解加工电源、电解液供给系统；偏心凸轮振动机构包括电机、偏心凸轮、连杆、导轨、活塞杆和活塞，电机与偏心凸轮相连，连杆活动套设于偏心凸轮上，活塞杆在连杆的作用下沿导轨横向运行，推动活塞将电解液从加工间隙的一侧推向另一侧；电解液在偏心凸轮振动机构的协助下作脉动式运动，当工件阳极向工件阴极靠近，且加工间隙足够小时，在电场和流场作用下，阳极工件被电化学溶解加工而近似复制出工具阴极轮廓。本发明对振动机构的振幅位置和机构的刚性要求不高，降低了成本，同样能实现电解加工中的小间隙加工，即实现较高精度的电解加工。

Description

一种电解液脉冲式电解加工装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电解加工装置及方法，特别涉及一种电解液脉冲式电解加工装置及方法。

背景技术

电解加工是基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法。电解加工利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。加工间隙的大小决定了加工精度，即加工间隙越小，工件复制精度越高，因此小间隙加工是实现高精度加工的有效方法。

振动进给电解加工是实现小间隙加工手段中的一种，此工艺方法在传统直流/脉冲电解加工基础上发展出的先进电解加工工艺,显著提高了电解加工的成型精度和稳定性,是电解加工技术的进步,在军民用产品领域均有广泛的应用前景。

常规凸轮式振动电解加工机床对床身及主轴的刚性要求很高，机械式振动机构的惯性大，对机床的冲击力较大，长期使用会降低主轴及传动机构寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种电解液脉冲式电解加工装置及方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种电解液脉冲式电解加工装置，包括Z轴进给系统、偏心凸轮振动机构、控制系统、电解加工电源、电解液供给系统；所述Z轴进给系统与工件阳极相连，用于为工件阳极向工具阴极靠近提供进给动力；所述控制系统用于对加工电流进行监测，预判加工间隙的大小，并据此控制电流的供断和偏心凸轮振动机构的启停；所述电解加工电源的正极与工件阳极相连，负极与工具阴极相连，用于提供分时控制的脉冲电源；所述电解液供给系统用于向加工间隙中输送电解液；所述偏心凸轮振动机构包括电机、偏心凸轮、连杆、导轨、活塞杆和活塞，所述电机与偏心凸轮相连，用于驱动偏心凸轮的转动，所述连杆活动套设于偏心凸轮上，所述连杆的端部与活塞杆的一端铰接，所述活塞杆的另一端与活塞相连，所述活塞杆在连杆的作用下沿导轨横向运行，推动活塞将电解液从加工间隙的一侧推向另一侧；电解液在偏心凸轮振动机构的协助下作脉动式运动，当工件阳极向工件阴极靠近，且加工间隙足够小时，在电场和流场作用下，阳极工件被电化学溶解加工而近似复制出工具阴极轮廓。

更进一步的，所述Z轴进给系统是包括主轴、伺服电机、滚珠丝杠、导轨、位置传感器的数控进给系统。

更进一步的，所述电解液供给系统包括电解液池、电解液、管道，所述电解液池中盛有电解液，所述管道一方面连通电解液池与加工间隙的进液口，且该管道上设置有泵，另一方面连通电解液池与加工间隙的出液口，且该管道上设置有电解液备压调节阀。

更进一步的，所述工具阴极通过工装夹具固定于床身上，所述工装夹具包括工装上盖、工装箱体构成；工装上盖固定的安装于工装箱体上，二者之间形成第一腔道、第二腔道，所述第一腔道的一侧与加工间隙的出液侧相连，另一侧与所述管道相连，所述第二腔道为所述活塞的工作腔，所述工装上盖上设置有第三腔道，所述第三腔道的一侧与第二腔道相连，另一侧与所述管道相连，所述工具阴极固定于工装箱体内。

更进一步的，所述床身上设置有工作台，所述工装箱体通过螺栓压板组合固定于工作台上，所述螺栓压板组合包括螺栓和压板，所述工装箱体的侧面设置有凹槽，所述压板的侧边插入所述凹槽中，伸出部分通过螺栓固定于工作台上。

一种电解液脉冲式电解加工方法，加工时，泵一直处于工作状态，控制系统通过对加工电流的监测，预判加工间隙的大小，当加工电流增大至系统设定值时，控制系统发信号关闭电流供给，同时给偏心机构发送控制信号，让偏心凸轮机构带动活塞从右止点向左止点运动，并回到右止点，在活塞运动过程中将电解液向加工间隙中挤压，使得电解液以更高的压力及流速从加工间隙中流过，从而将加工间隙中的电解产物迅速带走，当偏心机构回到初始位置后，控制系统再次打开加工电源，电解加工行为再次进行，如此往复，直至达到所需的工艺要求。

更进一步的，电解液在偏心凸轮振动机构的协助下作脉动式运动。

更进一步的，采用阳极向阴极运动的方式。

本发明的有益效果如下：

本发明与常规凸轮式振动电解加工相比，对振动机构的振幅位置要求不高，对机构的刚性要求也不高，即降低了成本，同样能实现电解加工中的小间隙加工，即实现较高精度的电解加工。

附图说明

图1是电解液脉冲式电解加工装置的结构示意图。

图中标记：1、机床立柱；2、夹具；3、工件阳极；4、锁紧螺栓；5、工装上盖；6、接头；7、电解液备压调节阀；8、工装箱体；9、工具阴极；10、螺栓；11、螺栓压板组合；12、工作台；13、床身；14、Z轴进给系统；15、控制系统；16、电解加工电源；17、防护板；18、活塞杆；19、导轨；20、偏心凸轮；21、活塞；22、连杆；23、泵；24、电解液。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种如图1所示的电解液脉冲式电解加工装置，包括Z轴进给系统14、偏心凸轮振动机构、控制系统15、电解加工电源16、电解液供给系统。工件阳极与工件阴极靠近时，及加工间隙足够小时，在电场和流场作用下，阳极工件被电化学溶解而被加工掉，而阴极不被加工而保持原样，随着阳极的不断进给，最终近似复制出工具阴极的轮廓。

Z轴进给系统是包括主轴、伺服电机、滚珠丝杠、导轨、位置传感器的数控进给系统，其安装于机床立柱1上，工件阳极3通过夹具2固定于Z轴进给系统14上，用于为工件阳极3向工具阴极9靠近提供进给动力。

控制系统15用于对加工电流进行监测，预判加工间隙的大小，并据此控制电流的供断和偏心凸轮振动机构的启停。

电解加工电源16的正极与工件阳极3相连，负极与工具阴极9相连，用于提供分时控制的脉冲电源。

电解液供给系统用于向加工间隙中输送电解液24。电解液供给系统包括电解液池、电解液24、管道，电解液池中盛有电解液24，管道一方面连通电解液池与加工间隙的进液口，且该管道上设置有泵23，另一方面连通(通过接头6连接)电解液池与加工间隙的出液口，且该管道上设置有电解液备压调节阀7。

偏心凸轮振动机构包括电机(图中未显示)、偏心凸轮20、连杆22、导轨19、活塞杆18和活塞21，电机与偏心凸轮20相连，用于驱动偏心凸轮20的转动，连杆22活动套设于偏心凸轮20上，连杆22的端部与活塞杆18的一端铰接，活塞杆18的另一端与活塞21相连，活塞杆18在连杆22的作用下沿导轨19横向运行，推动活塞21将电解液24从加工间隙的一侧推向另一侧。电解液24在偏心凸轮振动机构的协助下作脉动式运动，当工件阳极向工件阴极靠近，且加工间隙足够小时，在电场和流场作用下，阳极工件被电化学溶解加工成近似复制出工具阴极的轮廓。偏心凸轮振动机构的电机带动偏心凸轮转动，从而连杆带动活塞杆和活塞在导轨的限制下作左右直线运动(在左、右止点间来回运动)。

工具阴极9通过工装夹具固定于床身13上。工装夹具包括工装上盖5、工装箱体8构成。工装上盖5通过锁紧螺栓4固定安装于工装箱体8上，二者之间形成第一腔道、第二腔道，第一腔道的一侧与加工间隙的出液侧相连，另一侧通过接头6与管道相连，第二腔道为所述活塞21的工作腔，工装上盖5上设置有第三腔道，第三腔道的一侧与第二腔道相连，另一侧与管道相连，工具阴极9通过螺栓10固定于工装箱体8内。床身13上设置有防护板17和工作台12(优选为大理石工作台)，工装箱体8通过螺栓压板组合11固定于工作台12上，螺栓压板组合11包括螺栓和压板，工装箱体8的侧面设置有凹槽，压板的侧边插入所述凹槽中，伸出部分通过螺栓固定于工作台12上。

本发明电解液脉冲式电解加工方法的电解加工原理为：采用阳极向阴极运动，能保证加工间隙的位置不会随着工件阳极的溶解发生大的改变，即消除对流场的影响。加工时，泵处于一直工作状态，控制系统通过对加工电流的监测，从而预判加工间隙的大小(即工件和阴极的距离)，当加工电流增大至系统设定值时(此时加工间隙达到最小值，电解液不易通过)，控制系统发信号关闭电流供给，同时给偏心机构发送控制信号，让偏心凸轮机构带动活塞从右止点向左止点运动，并回到右止点，在活塞运动过程中将电解液向加工间隙中挤压，使得电解液以更高的压力及流速从加工间隙中流过，从而将加工间隙中的电解产物迅速带走，加工间隙中的电解液得到更新，以便于下一加工周期内电解加工能顺利进行。当偏心机构回到初始位置后，控制系统再次打开加工电源，电解加工行为再次进行，如此往复，直至达到所需的工艺要求。此加工过程中，电解液在振动机构的协助下作脉动式运动，加快小间隙中电解液的更新及电解产物的去除。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电解液脉冲式电解加工装置，其特征在于：包括Z轴进给系统、偏心凸轮振动机构、控制系统、电解加工电源、电解液供给系统；所述Z轴进给系统与工具阳极相连，用于为工件阳极向工具阴极靠近提供进给动力；所述控制系统用于对加工电流进行监测，预判加工间隙的大小，并据此控制电流的供断和偏心凸轮振动机构的启停；所述电解加工电源的正极与工件阳极相连，负极与工具阴极相连，用于提供分时控制的脉冲电源；所述电解液供给系统用于向加工间隙中输送电解液；所述偏心凸轮振动机构包括电机、偏心凸轮、连杆、导轨、活塞杆和活塞，所述电机与偏心凸轮相连，用于驱动偏心凸轮的转动，所述连杆活动套设于偏心凸轮上，所述连杆的端部与活塞杆的一端铰接，所述活塞杆的另一端与活塞相连，所述活塞杆在连杆的作用下沿导轨横向运行，推动活塞将电解液从加工间隙的一侧推向另一侧；电解液在偏心凸轮振动机构的协助下作脉动式运动，当工件阳极向工件阴极靠近，且加工间隙足够小时，在电场和流场作用下，阳极工件被电化学溶解加工而近似复制出工具阴极轮廓。

2.根据权利要求1所述的一种电解液脉冲式电解加工装置，其特征在于：所述Z轴进给系统是包括主轴、伺服电机、滚珠丝杠、导轨、位置传感器的数控进给系统。

3.根据权利要求1所述的一种电解液脉冲式电解加工装置，其特征在于：所述电解液供给系统包括电解液池、电解液、管道，所述电解液池中盛有电解液，所述管道一方面连通电解液池与加工间隙的进液口，且该管道上设置有泵，另一方面连通电解液池与加工间隙的出液口，且该管道上设置有电解液备压调节阀。

4.根据权利要求3所述的一种电解液脉冲式电解加工装置，其特征在于：所述工具阴极通过工装夹具固定于床身上，所述工装夹具包括工装上盖、工装箱体构成；工装上盖固定的安装于工装箱体上，二者之间形成第一腔道、第二腔道，所述第一腔道的一侧与加工间隙的出液侧相连，另一侧与所述管道相连，所述第二腔道为所述活塞的工作腔，所述工装上盖上设置有第三腔道，所述第三腔道的一侧与第二腔道相连，另一侧与所述管道相连，所述工具阴极固定于工装箱体内。

5.根据权利要求4所述的一种电解液脉冲式电解加工装置，其特征在于：所述床身上设置有工作台，所述工装箱体通过螺栓压板组合固定于工作台上，所述螺栓压板组合包括螺栓和压板，所述工装箱体的侧面设置有凹槽，所述压板的侧边插入所述凹槽中，伸出部分通过螺栓固定于工作台上。

6.一种电解液脉冲式电解加工方法，其特征在于：加工时，泵一直处于工作状态，控制系统通过对加工电流的监测，预判加工间隙的大小，当加工电流增大至系统设定值时，控制系统发信号关闭电流供给，同时给偏心机构发送控制信号，让偏心凸轮机构带动活塞从右止点向左止点运动，并回到右止点，在活塞运动过程中将电解液向加工间隙中挤压，使得电解液以更高的压力及流速从加工间隙中流过，从而将加工间隙中的电解产物迅速带走，当偏心机构回到初始位置后，控制系统再次打开加工电源，电解加工行为再次进行，如此往复，直至达到所需的工艺要求。

7.根据权利要求6所述的一种电解液脉冲式电解加工方法，其特征在于：电解液在偏心凸轮振动机构的协助下作脉动式运动。

8.根据权利要求6所述的一种电解液脉冲式电解加工方法，其特征在于：采用阳极向阴极运动的方式。

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