CN111215711A - 一种电解加工用阴极 - Google Patents

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徐波
何亚峰
尹飞鸿
张亚锋
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    • 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
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Abstract

本发明公开了一种电解加工用阴极，阴极为棒状的底部封闭的中空结构，其上部设置有电解液入口，中空部分形成进液通道，从阴极底部外周开始，设有一串沿螺旋线上升的通液孔，且通液孔的尺寸按照从下至上递增的规律设置，即，底部通液孔的尺寸最小，顶部通液孔的尺寸最大。本发明能保证从下到上各孔都有电解液流出，且孔径合理时，电解液流出的速度可保持在很小的误差范围内，即能保证上、下各出液口的流速趋于均匀；阴极的结构强度较其他出液口类型的阴极好，数控电解加工时，阴极随着主轴高速旋转不容易发生偏心而外甩；在阴极内部通以高压电解液时，阴极不容易变形，且阴极的壁厚可以取较小值，且结构强度好，能满足电解加工对阴极结构的要求。

Description

一种电解加工用阴极
技术领域
本发明涉及一种电解加工用阴极，特别涉及一种加工刃段的侧壁设有通液孔的电解加工用阴极。
背景技术
数控电解加工是使用的标准棒状阴极，基于电化学溶解加工基本原理进行材料的去除工作。其加工原理图1-2所示。
阴极4和工具是非接触式加工，两者之间的空隙叫加工间隙，当阴极接电源负极，工件接电源正极，并通以一定的电压，内喷电解液5从加工间隙中以一定速度流过，则工件1与阴极正对表面的金属发生电化学溶解而被去除。阴极4上设置有电解液入口3和电解液出口2。
数控电解是使用的类似普通刀具切削的思想，利用标准棒状阴极(阴极可以是圆柱体的，也可以是倒圆锥体的)随着机床主轴高速旋转并行走数控轨迹，这样阴极进给方向上的工件材料被电化学加工而去除，理论上流场充足的前提上，可加工任意形状的工件1。由于数控电解加工跟传统电解加工不同的是，传统电解加工可以加装保压装置，其流场稳定，而数控电解加工流场处于开放状态，很容易产生缺液现象，即加工间隙中流场不足无电解液，阴极继续沿轨迹进给，则与工件发生碰撞而短路，从而烧伤工件和阴极。
常规流场设计时，采用等直径圆孔，且分布于阴极侧壁同一母线上，如图3所示。根据木桶效益，由于压力分布不均，底部压力大，分布于木桶底部的小孔流出的液体射程远，流速快；而越往高处，压力越小，同等面积的小孔流出的液体流速慢，射程短，流量小；容易形成死水区7。
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加工用阴极。
本发明的技术方案如下：
一种电解加工用阴极，所述阴极为棒状的底部封闭的中空结构，其上部设置有电解液入口，所述中空部分形成进液通道，从阴极底部外周开始，设有一串沿螺旋线上升的通液孔，且通液孔的尺寸按照从下至上递增的规律设置，即，底部通液孔的尺寸最小，顶部通液孔的尺寸最大。
更进一步的，所述阴极包括位于上方的夹持段和位于下方的加工刃段。
更进一步的，所述通液孔从所述加工刃段的底部螺旋延伸至所述加工刃段的顶部。
更进一步的，所述通液孔为圆形孔，所述圆形孔的直径按照从下至上递增的规律设置。
更进一步的，所述阴极为圆柱体形或倒圆锥体形。
更进一步的，最大的通液孔和最小的通液孔的直径值由阴极的内部进液通道的尺寸和加工刃段的高度决定。
更进一步的，当阴极的加工刃段呈展开状态时，所述通液孔的中心位于同一倾斜的轨迹线上。
本发明的有益效果如下：
1、能保证从下到上各孔都有电解液流出，且孔径合理时，电解液流出的速度可保持在很小的误差范围内，即能保证上、下各出液口的流速趋于均匀；
2、阴极的结构强度较其他出液口类型的阴极好，数控电解加工时，阴极随着主轴高速旋转不容易发生偏心而外甩；在阴极内部通以高压电解液时，阴极不容易变形，且阴极的壁厚可以取较小值，且结构强度好，能满足电解加工对阴极结构的要求。
附图说明
图1为现有技术中数控电解加工的竖直截面图；
图2为现有技术中数控电解加工的横截面图。
图3为常规流场设计图；
图4为本发明电解加工用阴极(圆柱体阴极)的结构示意图；
图5为本发明电解加工用阴极(圆锥体阴极)的结构示意图；
图6为本发明圆柱阴极侧刃展开图；
图7为本发明圆锥阴极侧刃展开图；
图8为采用此出口设计方法进行流场分析得到的流场分布图；
图中：1、工件；2、电解液出口；3、电解液入口；4、阴极；5、内喷电解液；6、出液口布置用圆孔中心轨迹线；7、死水区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供一种如图4所示的电解加工用阴极，所述阴极为圆柱体形，包括位于上方的夹持段A和位于下方的加工刃段B。
阴极为棒状的底部封闭的中空结构，其上部设置有电解液入口3，所述中空部分形成进液通道，从阴极底部外周开始，设有一串沿螺旋线上升的通液孔2，且通液孔的尺寸按照从下至上递增的规律设置，即，底部通液孔的尺寸最小，顶部通液孔的尺寸最大。通液孔最好布置于整个加工刃段，即，所述通液孔从所述加工刃段的底部螺旋延伸至所述加工刃段的顶部。最大的通液孔和最小的通液孔的直径值由阴极的内部进液通道的尺寸和加工刃段的高度决定。
作为本发明的优选，所述通液孔为圆形孔，所述圆形孔的直径按照从下至上递增的规律设置。
如图6所示，当阴极的加工刃段呈展开状态时，所述通液孔的中心位于同一倾斜的轨迹线(出液口布置用圆孔中心轨迹线6)上。
实施例二
本实施例提供一种如图5所示的电解加工用阴极，所述阴极为倒圆锥体形，包括位于上方的夹持段A和位于下方的加工刃段B。
阴极为棒状的底部封闭的中空结构，其上部设置有电解液入口3，所述中空部分形成进液通道，从阴极底部外周开始，设有一串沿螺旋线上升的通液孔2，且通液孔的尺寸按照从下至上递增的规律设置，即，底部通液孔的尺寸最小，顶部通液孔的尺寸最大。通液孔最好布置于整个加工刃段，即，所述通液孔从所述加工刃段的底部螺旋延伸至所述加工刃段的顶部。最大的通液孔和最小的通液孔的直径值由阴极的内部进液通道的尺寸和加工刃段的高度决定。
作为本发明的优选，所述通液孔为圆形孔，所述圆形孔的直径按照从下至上递增的规律设置。
如图7所示，当阴极的加工刃段呈展开状态时，所述通液孔的中心位于同一倾斜的轨迹线(出液口布置用圆孔中心轨迹线6)上。
为了改善阴极的结构强度和流速分布均匀性，将阴极的出口设为螺旋形变直径群圆孔，其流场分布如图8所示，入口流速设为30m/s时，整个阴极内部流速均匀，约为8.5m/s，而出口的流速从阴极底部60.1m/s，增至顶部出口的73.3m/s，改变了以往常见矩形出液口底部流速高顶、部流速低的缺陷，改善后的阴极从底部至顶部电解液速度高，满足电解加工对流速的要求，特别对于锥形阴极，加工刃顶部对应的去除量大，对流速要求高，而底部刃对应的去除量少，对流速要求相对小，即能根据去除量大小而设计不同流速分布，保证整个阴极在加工过程中，不发生缺液短路现象。可见，本发明能保证从下到上各孔都有电解液流出，且孔径合理时，电解液流出的速度可保持在很小的误差范围内，即能保证上、下各出液口的流速趋于均匀；阴极的结构强度较其他出液口类型的阴极好，数控电解加工时，阴极随着主轴高速旋转不容易发生偏心而外甩；在阴极内部通以高压电解液时，阴极不容易变形，且阴极的壁厚可以取较小值，且结构强度好，能满足电解加工对阴极结构的要求。
综上所述，本发明提供一种圆柱或圆锥阴极的流场设计结构，既可保证流场的均匀性，又能保证阴极的结构强度。本发明在阴极加工刃段B的底部外周开始，设有一串圆孔型通液孔，各个圆孔分布时，其中心沿着某螺旋线上升至阴极加工刃段B的顶部，圆孔的直径值按照规律递增，即底部圆孔直径最小，顶部圆孔直径最大；最大和最小出液圆孔的直径值由阴极的内部通液孔的直径值和加工刃的高度决定。
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 (7)

1.一种电解加工用阴极，所述阴极为棒状的底部封闭的中空结构，其上部设置有电解液入口，所述中空部分形成进液通道，其特征在于，从阴极底部外周开始，设有一串沿螺旋线上升的通液孔，且通液孔的尺寸按照从下至上递增的规律设置，即，底部通液孔的尺寸最小，顶部通液孔的尺寸最大。
2.根据权利要求1所述的一种电解加工用阴极，其特征在于，所述阴极包括位于上方的夹持段和位于下方的加工刃段。
3.根据权利要求2所述的一种电解加工用阴极，其特征在于，所述通液孔从所述加工刃段的底部螺旋延伸至所述加工刃段的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种电解加工用阴极，其特征在于，所述通液孔为圆形孔，所述圆形孔的直径按照从下至上递增的规律设置。
5.根据权利要求1所述的一种电解加工用阴极，其特征在于，所述阴极为圆柱体形或倒圆锥体形。
6.根据权利要求2所述的一种电解加工用阴极，其特征在于，最大的通液孔和最小的通液孔的直径值由阴极的内部进液通道的尺寸和加工刃段的高度决定。
7.根据权利要求4所述的一种电解加工用阴极，其特征在于，当阴极的加工刃段呈展开状态时，所述通液孔的中心位于同一倾斜的轨迹线上。
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