CN111515481A - 一种块状内喷液工具径向电解车削加工方法及其实现装置 - Google Patents

一种块状内喷液工具径向电解车削加工方法及其实现装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种块状内喷液工具径向电解车削加工方法及其实现装置，属于电解加工技术领域。包括块状内喷液工具、封液腔、回转工件、机床进给轴、机床旋转轴、机床控制系统、加工电源、工作箱、防护罩、引电碳刷、电解液循环过滤系统，其特点在于采用不同加工刃结构的块状内喷液工具沿径向进给，能够适用于复杂形状组合回转体零件电解车削加工，且工具设计和制造较为简单；在块状内喷液工具外侧设置封液腔，并且封液腔出液口与负压抽吸泵相连接，能够有效约束电解液发散流动，提高加工区域流场稳定性和均匀性，加工稳定性高。

Description

一种块状内喷液工具径向电解车削加工方法及其实现装置
技术领域
本发明涉及一种块状内喷液工具径向电解车削加工方法及其实现装置，属于电解加工技术领域。
背景技术
细长轴、薄壁圆筒、薄壁圆盘等低刚度回转体零件是广泛使用的机械零部件，其不仅要达到形状和尺寸方面的精度要求，还要满足抗疲劳、抗裂纹、抗高温等诸多方面的工作性能，对机械加工技术也提出更高要求。
采用切削加工技术，加工过程中低刚度回转体零件容易产生变形，且刀具损耗较为严重；采用电火花加工，电极消耗较大、精加工效率较低，且回转工件表面容易存在变质层和热应力；采用强力热旋压成形技术，能够实现高精度薄壁回转体零件的加工成形，但对于钛合金、钛铝合金等难变形金属材料，在旋压过程中容易产生表面开裂现象。
电解车削是电解加工的一种拓展形式，相比于上述加工方法具有工具无损耗、无变质层和热应力、无残余应力和机械变形等特点，在难切削材料回转体零件加工中具有显著优势，有望实现低刚度回转体零件低成本、高质量加工。
但现有电解车削加工技术往往难以兼顾加工适应性和材料去除率，采用棒状、车刀状等简单形状的工具沿回转工件径向和轴向进给，能够适应不同回转体零件加工，且对加工电源功率要求较低，但由于工具加工面积较小、材料去除率不高；采用成形工具能够显著增大加工面积、提高回转工件材料去除率，但成形工具加工适应性较差、且设计和制造较为繁琐。
此外，电解车削加工采用常规正向喷液方法向加工区域输送电解液时，喷射电解液呈发散流动，加工区域内容易产生缺液、流场紊乱等弊端，非加工区域容易产生点蚀，从而严重影响电解车削加工稳定性和表面质量。
发明内容
1、本发明针对目前电解车削加工工艺的不足，提出一种工具设计较为简单、加工稳定性高、加工适应性好的块状内喷液工具径向电解车削加工方法及其实现装置，实现难切削材料低刚度回转体零件的高效、稳定加工。
2、为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案是：一种块状内喷液工具径向电解车削加工方法，基于电化学阳极溶解原理，采用块状内喷液工具对回转工件进行加工，回转工件绕自身轴线作旋转运动，封液腔和块状内喷液工具相对回转工件作径向进给运动；在回转工件电解车削加工过程中，高流速电解液通过块状内喷液工具的通液槽不断输送至电解车削加工区域，流出加工区域的电解液通过块状内喷液工具外壁与封液腔内壁所形成的密闭流道空间不断回流至电解液循环过滤系统。
所述回转工件绕自身轴线旋转速度为0.01rpm～1000rpm；所述块状内喷液工具相对回转工件径向进给速度为0.1mm/min～1mm/min；所述块状内喷液工具外壁与封液腔内壁所形成的密闭流道出液口压力为-0.1MPa～-0.2MPa。
本发明的另一技术目的是提供一种块状内喷液工具径向电解车削实现装置，包括电解车削加工系统，以及电解液循环过滤系统。所述电解车削加工系统包括机床进给轴、加工电源、机床控制系统、工作箱以及机床旋转轴；所述机床进给轴一侧开设有与电解液循环过滤系统相连接的进液孔；所述工作箱上端设置有随动于机床进给轴的防护罩，而工作箱内部设置有引电碳刷、回转工件、封液腔、块状内喷液工具；所述封液腔设置在块状内喷液工具外部，并在机床进给轴带动下随动于块状内喷液工具；所述机床旋转轴带动回转工件作旋转运动，回转工件外壁与引电碳刷柔性接触传递加工电流；所述加工电源用于向电解车削加工系统提供电场能量。
所述电解液循环过滤系统用于向电解车削加工系统供给和回收电解液，包括电解液槽、过滤器、溢流阀、电解液泵、负压抽吸泵、恒温机、压力传感器；所述恒温机用于保持电解液温度稳定；所述压力传感器用于监测电解液循环过滤系统输出压力；所述负压抽吸泵用于回收电解车削加工系统的电解液。
所述封液腔侧壁开设有与负压抽吸泵相连接的出液孔，而负压抽吸泵用于调节和控制出液孔压力。
3、本发明的有益效果为：(一)本发明采用块状内喷液工具径向电解车削加工回转体零件，工具设计和制造较为简单、且材料去除率高。(二)本发明采用封液腔和负压抽吸泵对流出加工区域的电解液进行回收，有效抑制加工区域缺液、流场紊乱和非加工区域的点蚀，加工稳定性高、材料去除较为均匀。(三)本发明采用不同加工刃结构的块状内喷液工具能够实现复杂形状组合回转体零件的加工，加工适应性好。
附图说明
图1为本发明块状内喷液工具径向电解车削加工实现装置整体结构示意图。
图2为本发明块状内喷液工具及封液腔结构示意图。
图3为本发明回转工件表面阵列凹坑结构加工后示意图。
图中：1、电解液槽，2、过滤器，3、溢流阀，4、电解液泵，5、负压抽吸泵，6、恒温机，7、压力传感器，8、机床进给轴，9、加工电源，10、防护罩，11、引电碳刷，12、机床控制系统，13、工作箱，14、机床旋转轴，15、回转工件，16、封液腔，17、块状内喷液工具。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示为块状内喷液工具径向电解车削加工实现装置，该装置包括：电解车削加工系统，以及电解液循环过滤系统。电解车削加工系统包括：机床进给轴8、加工电源9、机床控制系统12、工作箱13，以及机床旋转轴14，机床进给轴8一侧开设有与电解液循环过滤系统相连接的进液孔；工作箱13上端设置有随动于机床进给轴8的防护罩10，工作箱13内部设置有引电碳刷11、回转工件15、封液腔16、块状内喷液工具17，封液腔16在机床进给轴8带动下随动于块状内喷液工具17；机床旋转轴14带动回转工件15作旋转运动，回转工件15外壁与引电碳刷11柔性接触传递加工电流；加工电源(9)用于向电解车削加工系统提供电场能量。电解液循环过滤系统包括：电解液槽1、过滤器2、溢流阀3、电解液泵4、负压抽吸泵5、恒温机6、压力传感器7，恒温机6用于检测电解液温度、并保持温度稳定；压力传感器7用于监测电解液循环过滤系统的输出压力；负压抽吸泵5用于回收电解车削加工系统的电解液和电解产物。
如图2所示为块状内喷液工具及封液腔结构，块状内喷液工具17外部设置有封液腔16，封液腔16侧壁开设有与负压抽吸泵5相连接的出液孔，负压抽吸泵5用于调节和控制出液孔压力。电解液从块状内喷液工具17内部通液槽输入电解车削加工区域，流出加工区域的电解液通过块状内喷液工具17外壁与封液腔16内壁所形成的密闭流道空间不断回流至电解液循环过滤系统。
如图3所示为回转工件表面阵列凹坑结构加工后示意图。电解车削加工过程中，回转工件15旋转速度极低，块状内喷液工具17沿回转工件15径向进给并逐渐切入回转工件15内部，完成单个凹坑结构加工。此后，块状内喷液工具17沿径向快速回退至回转工件15外部，回转工件15绕自身轴线旋转并分度至下一个凹坑加工位置。从而通过块状内喷液工具17沿径向重复进给、回退运动，以及回转工件15分度运动，实现回转工件15表面阵列凹坑结构的加工。
上述块状内喷液工具径向电解车削加工采用工艺参数为：回转工件15绕自身轴线旋转速度为0.01rpm～1000rpm；块状内喷液工具17相对回转工件15径向进给速度为0.1mm/min～1mm/min；块状内喷液工具17外壁与封液腔16内壁所形成的密闭流道出液口压力为-0.1MPa～-0.2MPa。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。

Claims (5)

1.一种块状内喷液工具径向电解车削加工方法，其特征在于：基于电化学阳极溶解原理，采用块状内喷液工具(17)对回转工件(15)进行加工，回转工件(15)绕自身轴线作旋转运动，封液腔(16)和块状内喷液工具(17)相对回转工件(15)作径向进给运动；在回转工件(15)电解车削加工过程中，高流速电解液通过块状内喷液工具(17)的通液槽不断输送至电解车削加工区域，流出加工区域的电解液通过块状内喷液工具(17)外壁与封液腔(16)内壁所形成的密闭流道空间不断回流至电解液循环过滤系统。
2.根据权利要求1所述的块状内喷液工具径向电解车削加工方法，其特征在于：所述回转工件(15)绕自身轴线旋转速度为0.01rpm～1000rpm，块状内喷液工具(17)相对回转工件(15)径向进给速度为0.1mm/min～1mm/min，块状内喷液工具(17)外壁与封液腔(16)内壁所形成的密闭流道出液口压力为-0.1MPa～-0.2MPa。
3.一种块状内喷液工具径向电解车削加工实现装置，包括电解车削加工系统，以及电解液循环过滤系统，其特征在于：所述电解车削加工系统包括机床进给轴(8)、加工电源(9)、机床控制系统(12)、工作箱(13)以及机床旋转轴(14)，机床进给轴(8)一侧开设有与电解液循环过滤系统相连接的进液孔；工作箱(13)上端设置有随动于机床进给轴(8)的防护罩(10)，工作箱(13)内部设置有引电碳刷(11)、回转工件(15)、封液腔(16)、块状内喷液工具(17)，封液腔(16)设置在块状内喷液工具(17)外部，并在机床进给轴(8)带动下随动于块状内喷液工具(17)；机床旋转轴(14)带动回转工件(15)作旋转运动，回转工件(15)外壁与引电碳刷(11)柔性接触传递加工电流；加工电源(9)用于向电解车削加工系统提供电场能量。
4.根据权利要求3所述的块状内喷液工具径向电解车削加工实现装置，其特征在于：所述电解液循环过滤系统用于向电解车削加工系统供给和回收电解液，包括电解液槽(1)、过滤器(2)、溢流阀(3)、电解液泵(4)、负压抽吸泵(5)、恒温机(6)、压力传感器(7)，其中，恒温机(6)用于保持电解液温度稳定；压力传感器(7)用于监测电解液循环过滤系统输出压力；负压抽吸泵(5)用于回收电解车削加工系统的电解液。
5.根据权利要求3所述的块状内喷液工具径向电解车削加工实现装置，其特征在于：封液腔(16)侧壁开设有与负压抽吸泵(5)相连接的出液孔，负压抽吸泵(5)用于调节和控制出液孔压力。
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