CN111408804B - 一种调隙式弯孔电解加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调隙式弯孔电解加工装置，包括阴极头，阴极头上设置有上下贯通的通液孔，通液孔的外侧沿周向间隔设置有若干个间隙调整机构，间隙调整机构包括压力腔、间隙调整头，压力腔的上方设置有堵头，堵头上设置有上下贯通的通孔，通孔的上端连接有压力管，下端与压力腔相连，间隙调整头的一端限位于压力腔中并可上下移动，另一端可活动地从压力腔的底部穿出阴极头，电解液从通液孔进入加工间隙并在电场的作用下流动，通过调整各个压力管中输出压力的大小控制间隙调整头的伸出长度，从而进行不同弯曲方向、不同曲率半径的弯孔加工。本发明的调隙式弯孔电解加工装置及方法，能够实现加工曲率半径的任意调节，确保高精度的曲率加工。

Description

一种调隙式弯孔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，特别涉及一种用于加工弯孔的电解加工装置及方法。

背景技术

许多现有的机械零件和部件需要弯曲的孔结构，例如：在模具型腔(特别是多腔)的结构弯曲和压铸模具的冷却系统设计中，传统线性冷却液通道的缺陷日益突出。若冷却液通道可以根据模具型腔随形分布，使其可以快速充分冷却，从而保证腔体和芯体内的温度均匀，在注塑和压铸过程中可以更有效地进行模具的温度控制，并有效提高产品的质量和生产效率；一些液压元件的油路设计中，为了减小阻力，也希望避免转直角，加工弯孔无疑是解决问题的好方法。在现代制造技术中，制孔工艺已成为一个重要的分支，特别是弯孔结构，工艺较为复杂，加工难度大，已成为各国的一个重点研究领域。

弯曲孔的加工非常困难，目前通过切削加工的方法来制造弯孔几乎是不可能的。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。由于电解加工几乎可以加工所有的导电材料，并且不受材料的强度、硬度、韧性等机械、物理性能的限制，且加工后材料的金相组织基本上不会发生变化，故广泛应用于加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难加工材料。但是现有的弯孔的电解加工装置及方法，不能实现加工曲率半径的任意调节，较难保证高精度的曲率加工。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种调隙式弯孔电解加工装置及方法。

本发明的技术方案如下：

一种调隙式弯孔电解加工装置，包括阴极头，所述阴极头上设置有上下贯通的通液孔，所述通液孔的外侧沿周向间隔设置有若干个间隙调整机构，所述间隙调整机构包括压力腔、间隙调整头，所述压力腔的上方设置有堵头，所述堵头上设置有上下贯通的通孔，所述通孔的上端连接有压力管，下端与压力腔相连，所述间隙调整头的一端限位于压力腔中并可上下移动，另一端可活动地从压力腔的底部穿出阴极头，电解液从通液孔进入加工间隙并在电场的作用下流动，通过调整各个压力管中输出压力的大小控制间隙调整头的伸出长度，从而进行不同弯曲方向、不同曲率半径的弯孔加工。

更进一步的，所述间隙调整机构设置有2个，且对称设置于通液孔的两侧。

更进一步的，所述压力管通过通以设定压力的液体，推动间隙调整头向外移动，从而使间隙调整头伸出阴极头预定长度。

更进一步的，所述间隙调整头的材质为包括陶瓷、钢化玻璃的非金属材料。

更进一步的，所述阴极头的外周上侧设有环形绝缘环。

更进一步的，所述通液孔的上端连接有软管，所述软管内通有电解液，软管的外部套设有波纹管，所述波纹管同时具有刚度和受力产生弯曲变形性，在弯孔电解加工过程中，波纹管可推着阴极头向前进给，同时自身可沿着阴极头的走向发生弯曲变形。

更进一步的，所述波纹管的外侧设有绝缘套。

更进一步的，所述阴极头通过波纹管与电源负极相连，工件与电源正极相连。

更进一步的，所述阴极头为长方体形状或者圆柱体形状的金属块。

一种调隙式弯孔电解加工方法，包括：

当左右压力管中液体压力相同时，左、右间隙调整头伸出阴极头的长度一样长，则阴极加工面与工件的加工间隙保持一致，即与阴极相对的工件左、右两侧溶解速度相同，此时加工出的为直孔，加工时，波纹管推动阴极头向前进给，压力管中压力为零，阴极头向前运动时，推动间隙调整头压在工件阳极上，在受工件压力下，间隙调整头处于上止点，此时加工间隙最小，电场强度大，工件溶解速度快；

当要加工弯孔时，在要弯曲一侧的压力管中通以预定压力的液体，则该侧的隙调整头伸出工件，运动至下止点，此时左间隙调整头伸出长度最大，相对一侧压力管中液体压力依然为零，则阴极头发生倾斜，此时工件与阴极头的加工间隙发生变化，从一侧向另一侧加工间隙依次减小，在电场作用下，加工间隙较小的一侧工件的溶解速度快，去除量大，从而阴极头一直处于倾斜状态，在波纹管的推动下，阴极头不断沿弯曲轨迹向前进给，从而工件被加工出弯孔。

本发明的有益效果如下：

本发明的调隙式弯孔电解加工装置及方法，通过间隙调整机构进行加工间隙调整，使加工间隙呈倾斜状态，从而能够实现加工曲率半径的任意调节，确保高精度的曲率加工。

附图说明

图1是本发明调隙式弯孔电解加工装置的结构示意图；

图2是本发明调隙式弯孔电解加工装置的工作原理图(加工直孔状态)；

图3是本发明调隙式弯孔电解加工装置的工作原理图(加工弯孔状态)。

图中标记：1、电解液；2、软管；3、波纹管；4、绝缘套；5、第二压力管；6、接头；7、右间隙调整头；8、左间隙调整头；9、阴极头；10、堵头；11、绝缘环；12、工件；13、第一压力管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供一种如图1所示的调隙式弯孔电解加工装置，包括阴极头9，阴极头9上设置有上下贯通的通液孔，通液孔的外侧沿周向间隔设置有若干个间隙调整机构，本实施例中以设置2个间隙调整机构，且对称设置于通液孔的两侧为例进行说明。该间隙调整机构包括压力腔、间隙调整头(本实施例中包括右间隙调整头7和左间隙调整头8)，间隙调整头的材质可以是包括陶瓷、钢化玻璃等的非金属材料。压力腔的上方设置有堵头10，所述堵头10上设置有上下贯通的通孔，通孔的上端连接有压力管，压力管通过通以设定压力的液体，推动间隙调整头向外移动，从而使间隙调整头伸出阴极头预定长度，本实施例中包括第一压力管13和第二压力管5，压力管的下端与压力腔相连，间隙调整头的一端限位于压力腔中并可上下移动，另一端可活动地从压力腔的底部穿出阴极头9。电解液1从通液孔进入加工间隙并在电场的作用下流动，通过调整各个压力管中输出压力的大小控制间隙调整头的伸出长度，从而进行不同弯曲方向、不同曲率半径的弯孔加工。

通液孔的上端连接有软管2，软管2内通有电解液1，软管2的外部套设有波纹管3，所述波纹管3同时具有刚度和受力产生弯曲变形性，在弯孔电解加工过程中，波纹管3可推着阴极头9向前进给，同时自身可沿着阴极头9的走向发生弯曲变形。波纹管3的外侧设有绝缘套4。阴极头9通过波纹管3与电源负极相连，工件与电源正极相连。

本实施例中，阴极头9为长方体形状或者圆柱体形状金属块，阴极头9的外周上侧设有环形绝缘环11，阴极头9中心设有通液孔，与阴极头9通液孔相连的是软管2，软管2内通有一定流速的电解液1，软管2的外部为不锈钢波纹管3，不锈钢波纹管3具有一定的刚度，同时能受力产生弯曲变形，弯孔电解加工过程中波纹管能推着阴极向前进给，同时自身能沿着阴极走向发生弯曲变形；波纹管的外侧设有绝缘套4，防止波纹管与工件相接触。波纹管除了传递推力的同时，还承担阴极与电源相接通的任务，即阴极通过不锈钢波纹管与阴极负极相连，工件与电源正极相连，从而在加工间隙中能形成电场。阴极的左右两侧各有一间隙调节装置，间隙调节装置包括压力管、堵头和间隙调整头，当压力管内通以一定压力的液体时，能推动间隙调整头向外移动，间隙调整头伸出阴极体一定长度，间隙调整头的材料为具有一定强度的非金属材料，如陶瓷、钢化玻璃等，此设计能有效防止阴极进给过快时，阴极与工件相接触，而发生短路，影响加工孔的质量，并能防止烧伤阴极。

如图2所示，当左右压力管中液体压力相同(一般压力为零)时，左、右间隙调整头伸出阴极体的长度一样长，则阴极加工面与工件的加工间隙保持一致(与阴极相对的工件左、右两侧溶解速度相同)，即△1和△2相同，此时加工出的为直孔，如图2所示。加工时，波纹管推动阴极向前进给，压力管中压力为零，阴极向前运动时，推动间隙调整头压在工件阳极上，在受工件压力下，间隙调整头处于上止点，此时加工间隙△最小，电场强度大，工件溶解速度快，虽然间隙调整头为非金属材质，但在电场作用下，与间隙调整头相接触的工件金属一样会被溶解，只不过加工速度较周围慢一点，形成孤岛状。

如图3所示，当要加工向左弯曲的孔时，需在左侧压力管中通以一定压力的液体，则左间隙调整头伸出工件，运动至下止点，此时左间隙调整头伸出长度最大，右侧压力管中液体压力依然为零，则阴极发生倾斜，环形绝缘环能有效防止阴极倾斜时与工件相接触而发生短路，此时工件与阴极的加工间隙发生变化，从左向右加工间隙依次减小，在电场作用下，加工间隙较小的右侧工件的溶解速度快，去除量大，并从右向左金属溶解速度依次降低，由此可见，工件右侧溶解快，左侧溶解慢，阴极一直处于倾斜状态，在波纹管的推动下，阴极不断沿弯曲轨迹向前进给，从而工件被加工出如图3所示的弯曲孔。需加工向右弯曲的孔时，则需P1＝0，P2设为一定压力值。

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 (9)

1.一种调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：包括阴极头（9），所述阴极头（9）上设置有上下贯通的通液孔，所述通液孔的外侧沿周向间隔设置有若干个间隙调整机构，所述间隙调整机构包括压力腔、间隙调整头，所述压力腔的上方设置有堵头（10），所述堵头上设置有上下贯通的通孔，所述通孔的上端连接有压力管，下端与压力腔相连，所述间隙调整头的一端限位于压力腔中并可上下移动，另一端可活动地从压力腔的底部穿出阴极头（9），电解液从通液孔进入加工间隙并在电场的作用下流动，通过调整各个压力管中输出压力的大小控制间隙调整头的伸出长度，从而进行不同弯曲方向、不同曲率半径的弯孔加工；所述通液孔的上端连接有软管（2），所述软管（2）内通有电解液，软管（2）的外部套设有波纹管（3），所述波纹管（3）同时具有刚度和受力产生弯曲变形性，在弯孔电解加工过程中，波纹管（3）可推着阴极头（9）向前进给，同时自身可沿着阴极头（9）的走向发生弯曲变形。

2.根据权利要求1所述的一种调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：所述间隙调整机构设置有2个，且对称设置于通液孔的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：所述压力管通过通以设定压力的液体，推动间隙调整头向外移动，从而使间隙调整头伸出阴极头预定长度。

4.根据权利要求1所述的一种调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：所述间隙调整头的材质为包括陶瓷、钢化玻璃的非金属材料。

5.根据权利要求1所述的一种调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：所述阴极头的外周上侧设有环形绝缘环（11）。

6.根据权利要求1所述的一种调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：所述波纹管（3）的外侧设有绝缘套。

7.根据权利要求1所述的一种调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：所述阴极头（9）通过波纹管（3）与电源负极相连，工件与电源正极相连。

8.根据权利要求1所述的一种调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：所述阴极头（9）为长方体形状或者圆柱体形状的金属块。

9.一种调隙式弯孔电解加工方法，采用权利要求1-8中任意一项所述的调隙式弯孔电解加工装置，其特征在于：所述方法包括：

当左右压力管中液体压力相同时，左、右间隙调整头伸出阴极头的长度一样长，则阴极加工面与工件的加工间隙保持一致，即与阴极相对的工件左、右两侧溶解速度相同，此时加工出的为直孔，加工时，波纹管推动阴极头向前进给，压力管中压力为零，阴极头向前运动时，推动间隙调整头压在工件阳极上，在受工件压力下，间隙调整头处于上止点，此时加工间隙最小，电场强度大，工件溶解速度快；

当要加工弯孔时，在要弯曲一侧的压力管中通以预定压力的液体，则该侧的隙调整头伸出工件，运动至下止点，此时左间隙调整头伸出长度最大，相对一侧压力管中液体压力依然为零，则阴极头发生倾斜，此时工件与阴极头的加工间隙发生变化，从一侧向另一侧加工间隙依次减小，在电场作用下，加工间隙较小的一侧工件的溶解速度快，去除量大，从而阴极头一直处于倾斜状态，在波纹管的推动下，阴极头不断沿弯曲轨迹向前进给，从而工件被加工出弯孔。

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