CN112894038A - 一种曲面电解加工装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种曲面电解加工装置及系统。该装置包括阴极、导流块、工件、基座，阴极的上端连接至可为阴极的进给提供动力的进给系统，下端可活动地从导流块中穿过，工件固定于基座上，且设置于导流块的下方，阴极的下端为向下突出的曲面结构，导流块的下表面设置有径向延伸的第一斜槽和第二斜槽，从中部向两侧斜槽的宽度逐渐收窄、厚度逐渐增加，导流块的下表面与工件的上表面之间形成电解液流过的通道，第一斜槽连接进液口，第二斜槽连接出液口，且第一斜槽的倾斜角度大于第二斜槽的倾斜角度。本发明使得加工区域的流场均匀，可避免加工区域形成空穴与死角，从而避免阴极与工件之间短路。

Description

一种曲面电解加工装置及系统
技术领域
本发明涉及一种电解加工装置，特别涉及一种曲面电解加工装置与系统，属于电解加工领域。
背景技术
一种曲面由球形轮廓扫掠曲线所形成的包络曲面，该曲面应用于车辆制动系统的加压装置上，该曲面常用热处理进行淬火，有效硬化层深0.8～1.5mm，表面硬度50HRC～65HRC，由于热处理会使工件产生变形，其热前加工的精度会普遍降低1-2级，所以热后需要再进行精加工。因受到轮廓形状、高硬度与高精度的限制，该曲面采用传统的切削加工方法通常比较困难，特别是热后精加工，刀具磨损严重，加工成本过高。
电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解进而去除材料的原理，使用预先制备的工具阴极将工件阳极按照工具阴极的形状和尺寸“拷贝”加工出所需的工件形状。电解加工相比其他加工方法具有工具阴极无损耗、无切削力、加工不受材料切削性能影响和加工精度好、成型效率高等诸多优点，特别适合于难加工材料的曲面、异形面的加工，为加工曲面提供了一种低成本、高质量的加工方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种曲面电解加工装置与系统，这种装置与系统主要用于曲面电解加工。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种曲面电解加工装置，包括阴极、导流块、工件、基座，所述阴极的上端连接至可为阴极的进给提供动力的进给系统，下端可活动地从导流块中穿过，所述工件固定于基座上，且设置于导流块的下方，所述阴极的下端为向下突出的曲面结构，所述导流块的下表面设置有径向延伸的两个斜槽，即第一斜槽和第二斜槽，沿延伸方向所述斜槽的宽度逐渐收窄、厚度逐渐增加，所述导流块的下表面与工件的上表面之间形成电解液流过的通道，其中，第一斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池的进液口，第二斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池的出液口，且第一斜槽的倾斜角度大于第二斜槽的倾斜角度。
进一步的，所述导流块的中部设置有通孔，所述通孔为椭圆形，所述阴极的下侧具有呈柱状向下延伸的柱体结构，所述柱体结构的横截面呈椭圆形。
进一步的，还包括背压罩，所述背压罩、阴极、工件三者之间形成装置的工作空间，所述进液口、出液口均是在背压罩的侧壁上开孔而成。
进一步的，所述背压罩与阴极之间、以及背压罩与工件之间均设置有密封圈。
进一步的，所述导流块上第一斜槽的倾斜角度为18°，第二斜槽的倾斜角度为16°。
进一步的，电解液由进液口流入，经导流块的导向流经加工区域，再从加工区域流出，经导流块的导向流向出液口，最后从出液口流出。
一种曲面电解加工循环系统，包括电解池、粗过滤器、泵、精过滤器、流量计、主阀、压力表、调节阀、排气系统、数控系统、脉冲电源、所述的曲面电解加工装置，所述数控系统与进给系统相连，所述脉冲电源与阴极相连，所述排气系统为具有排气孔的封闭空间，所述曲面电解加工装置被围设于所述封闭空间内，所述电解池、粗过滤器、泵、精过滤器、流量计、主阀、进液口、出液口、压力表、调节阀、电解池依次设置从而构成电解液的循环流动路径。
进一步的，所述电解池还连接有温控系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在导流块的下表面设置两个对称的斜槽，并使该斜槽从中部向两侧的宽度逐渐收窄、厚度逐渐增加，导流块的下表面与工件的上表面之间形成电解液流过的通道，使得加工区域的流场均匀，电解液由进液口流入后，经导流块的导向流经加工区域，再从加工区域流出，经导流块的导向流向出液口，最后从出液口流出，可避免加工区域形成空穴与死角，从而避免阴极与工件之间短路。
附图说明
图1是曲面电解加工装置的剖视图；
图2是曲面电解加工循环系统的结构示意图；
图3是阴极的结构示意图；
图4是导流块的结构示意图；
图5是曲面结构示意图；
图6是流场仿真图。
图中：1、阴极座；2、阴极；3、背压罩；4、导流块；5、进液口；6、第一螺钉；7、工件；8、基座；9、第二螺钉；10、下密封圈；11、出液口12、上密封圈；13、第三螺钉；14、进给系统；15、工装夹具；16、机床工作台；17、数控系统；18、脉冲电源；19、流量计；20、精过滤器；21、泵；22、粗过滤器；23、电解池；24、温控系统；25、调节阀；26、主阀；27、压力表；28、排气系统。
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所示的曲面电解加工装置。该装置包括阴极2、导流块4、工件7、基座8。阴极2的上端连接至可为阴极2的进给提供动力的进给系统14，下端可活动地从导流块4中穿过，阴极的结构如图2所示。工件7固定于基座8上，且设置于导流块4的下方，阴极2的下端为向下突出的曲面结构。导流块4的下表面设置有径向延伸的两个斜槽，即第一斜槽和第二斜槽，沿延伸方向斜槽的宽度逐渐收窄、厚度逐渐增加，导流块4的结构如图3所示。导流块4的下表面与工件7的上表面之间形成电解液流过的通道，其中，第一斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池23的进液口5，第二斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池23的出液口11，且第一斜槽的倾斜角度大于第二斜槽的倾斜角度。电解液由进液口流入，流经阴极与工件的加工区域，从出液口流出。阴极沿Z轴方向向工件进给，当阴极与工件之间的距离达到一定的值时，产生电化学反应，工件表面产生腐蚀。本发明的结构设计能够使得加工区域的流场均匀，电解液由进液口流入后，经导流块的导向流经加工区域，再从加工区域流出，经导流块的导向流向出液口，最后从出液口流出，可避免加工区域形成空穴与死角，从而避免阴极与工件之间短路。
如图3所示，导流块4的中部设置有通孔，通孔为椭圆形，阴极2的下侧具有呈柱状向下延伸的柱体结构，所述柱体结构的横截面呈椭圆形。这种结构设计在保证阴极的柱体结构与导流块的通孔平滑配合的前提现，使二者不可相对旋转，从而提升了结构的稳定性。
本实施例中，通过背压罩3、阴极2、工件7三者共同形成装置的工作空间。进液口5、出液口11均是在背压罩3的侧壁上开孔而成。背压罩3与阴极2之间还可以进一步设置上密封圈12，背压罩3与工件7之间还可以进一步设置下密封圈10。背压罩与密封圈的作用是防止电解液泄露，并使背压罩内的电解液保持一定的压力。
导流块具有倾斜的斜面。本实施例中，所述进液口侧斜面与水平面的夹角优选为18°，出液口侧斜面与水平面的夹角优选为16°。
本实施例还提供一种如图4所示的曲面电解加工循环系统。该系统包括电解池23、粗过滤器22、泵21、精过滤器20、流量计19、主阀26、压力表27、调节阀25、排气系统28、数控系统17、脉冲电源18、上述的曲面电解加工装置。工件安装在机床工作台的联接座上，阴极安装在与机床主轴相连的阴极座上。数控系统17与进给系统14相连，脉冲电源18与阴极2相连，排气系统28为具有排气孔的封闭空间，曲面电解加工装置被围设于所述封闭空间内。电解池23、粗过滤器22、泵21、精过滤器20、流量计19、主阀26、进液口5、出液口11、压力表27、调节阀25、电解池23依次设置从而构成电解液的循环流动路径。曲面结构如图5所示，其中的夹角α优选为10°-18°。
图6是流场仿真图，电解液进口压力设为0.8MPa，出口压力设为0.2MPa时，电解液流速分布变化情况，由加工间隙的入口到底部再到出口，流速由小逐渐增大，最大时达22.8m/s，由于加工区域出口间隙逐渐变大，出口附近流速开始变小。通过流场仿真可知加工区域的流速逐步先增加，后又逐步减少，加工区域流速没有突变，不存在电解液涡流区，可保证电解加工的质量，避免工具阴极与工件阳极之间的短路和燃烧。
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)

1.一种曲面电解加工装置，其特征在于，包括阴极(2)、导流块(4)、工件(7)、基座(8)，所述阴极(2)的上端连接至可为阴极(2)的进给提供动力的进给系统(14)，下端可活动地从导流块(4)中穿过，所述工件(7)固定于基座(8)上，且设置于导流块(4)的下方，所述阴极(2)的下端为向下突出的曲面结构，所述导流块(4)的下表面设置有径向延伸的两个斜槽，即第一斜槽和第二斜槽，沿延伸方向所述斜槽的宽度逐渐收窄、厚度逐渐增加，所述导流块(4)的下表面与工件(7)的上表面之间形成电解液流过的通道，其中，第一斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池(23)的进液口(5)，第二斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池(23)的出液口(11)，且第一斜槽的倾斜角度大于第二斜槽的倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，所述导流块(4)的中部设置有通孔，所述通孔为椭圆形，所述阴极(2)的下侧具有呈柱状向下延伸的柱体结构，所述柱体结构的横截面呈椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，还包括背压罩(3)，所述背压罩(3)、阴极(2)、工件(7)三者之间形成装置的工作空间，所述进液口(5)、出液口(11)均是在背压罩(3)的侧壁上开孔而成。
4.根据权利要求3所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，所述背压罩(3)与阴极(2)之间、以及背压罩(3)与工件(7)之间均设置有密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，所述导流块(4)上第一斜槽的倾斜角度为18°，第二斜槽的倾斜角度为16°。
6.根据权利要求1所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，电解液由进液口(5)流入，经导流块(4)的导向流经加工区域，再从加工区域流出，经导流块(4)的导向流向出液口，最后从出液口(11)流出。
7.一种曲面电解加工循环系统，其特征在于，包括电解池(23)、粗过滤器(22)、泵(21)、精过滤器(20)、流量计(19)、主阀(26)、压力表(27)、调节阀(25)、排气系统(28)、数控系统(17)、脉冲电源(18)、权利要求1-6中任意一项所述的曲面电解加工装置，所述数控系统(17)与进给系统(14)相连，所述脉冲电源(18)与阴极(2)相连，所述排气系统(28)为具有排气孔的封闭空间，所述曲面电解加工装置被围设于所述封闭空间内，所述电解池(23)、粗过滤器(22)、泵(21)、精过滤器(20)、流量计(19)、主阀(26)、进液口(5)、出液口(11)、压力表(27)、调节阀(25)、电解池(23)依次设置从而构成电解液的循环流动路径。
8.根据权利要求7所述的一种曲面电解加工循环系统，其特征在于，所述电解池(23)还连接有温控系统(24)。
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