CN113210771B - 电解液定向可控的电解铣削加工装置及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解加工的技术领域，更具体地，涉及电解液定向可控的电解铣削加工装置及其加工工艺，包括电源和呈管状的工具电极，电源的负极和正极分别与工具电极和工件连接，工具电极内侧设有供电解液流动的液体腔，工具电极的两端分别设有与液体腔连通的进液口和出液孔，工具电极周边固定阵列有若干可选择性开启或关闭的喷嘴，喷嘴设有可喷出高压气体的出气孔，若干出气孔固定阵列于出液孔周边，出液孔可喷出电解液对工件进行加工。本发明可定向控制电解液的流向，使加工区域的间隙获得充足的电解液，并将电解产物排出，实现对大切深结构等任意型面结构的电解加工，提高电解铣削加工过程的稳定性和加工工件的表面质量。

Description

电解液定向可控的电解铣削加工装置及其加工工艺

技术领域

本发明涉及电解加工的技术领域，更具体地，涉及电解液定向可控的电解铣削加工装置及其加工工艺。

背景技术

电解加工是一种利用金属阳极电化学溶解原理来去除材料的制造技术，它具有许多独特的优点，如无工具损耗、与材料硬度无关、生产率高、表面质量好、可加工三维复杂形状等。电解加工现已成为航空航天制造业中一种关键技术，被广泛地应用在发动机叶片等零部件的生产中。电解加工在兵器、汽车、医疗器材、电子、模具等行业中得到了许多应用。但是在电解加工过程中，加工间隙中电解液的流场对电解加工的效率、加工面表面质量以及加工的稳定性有直接的关系，特别是在电解铣削的过程中。

目前针对改善电解加工中电解液的流场，大多采用的是通过改变阴极形状来改变电解液的供给方式。例如在电解加工小孔时采用的是螺旋阴极或中空管阴极，这样可以保证电解液直接填充到加工间隙中，但是由于加工间隙很小，加工间隙中很难保证时刻有充足的电解液。

中国专利CN201410073096.4公开了一种气模屏蔽微细电解加工方法及其专用装置，工具电极接电源负极并从电解液出液孔正中穿出，工件接电源正极，使工件正对出液孔，工件和工具电极之间保留一定的加工间隙，在出液孔外围包围一个呈圆环形的出气孔，出液孔位于出气孔的内圆处，使电解液从出液孔喷射到工件上，同时使高压气体从出气孔喷射到工件上，高压气体将电解液聚焦于特定加工区域，能够提高微细电解加工的定域性。但是此方案中，只能加工孔类零件，当电解铣削加工时，加工方向的间隙中无法获得电解液，从而无法电解铣削工件表面，无法实现大切深结构的电解加工，而且高压气体会阻碍电解液将电解产物排出，影响加工过程稳定性和表面质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电解液定向可控的电解铣削加工装置及其加工工艺，可诱导电解液向加工前进方向流动并将电解产物排出，实现大切深结构的电解加工，提高加工工件的表面质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种电解液定向可控的电解铣削加工装置，包括电源和呈管状的工具电极，所述电源的负极与工具电极连接，所述电源的正极与工件连接，所述工具电极内侧设有供电解液流动的液体腔，所述工具电极的两端分别设有与液体腔连通的进液口和出液孔，所述工具电极周边固定阵列有若干喷嘴，所述喷嘴设有供高压气体流通的气体腔，若干所述喷嘴的两端分别设有与气体腔连通的进气口和出气孔，且若干所述出气孔固定阵列于出液孔周边，出液孔可喷出电解液对工件进行加工，若干所述喷嘴可选择性开启或关闭。

本发明的电解液定向可控的电解铣削加工装置，工具电极内侧设有供电解液流动的液体腔，工具电极的两端分别设有与液体腔连通的进液口和出液孔，出液孔可喷出电解液，保证加工区域有充足的电解液，若干喷嘴固定阵列于所述工具电极周边，当所述喷嘴全部开启时，高压气体从出气孔喷出，对电解液流场进行约束，将电解液聚焦于特定加工区域，接通电源后，使工件产生阳极溶解，可对孔类零件进行电解铣削加工，当关闭工具电极加工前进方向的喷嘴，高压气体阻碍电解液的流动方向，诱导电解液流向加工前进方向，加工方向的间隙中可获得充足的电解液，提高电解铣削加工过程的稳定性，并可实现大切深结构的电解加工，且电解产物可从加工前进方向排出，提高加工工件的表面质量，通过控制喷嘴中气体腔的选择性开启或关闭，可实现电解液的定向控制，实现对任意型面结构的电解加工。

进一步地，所述出液孔和出气孔分别小于所述进液口和进气口。

进一步地，所述工具电极的一端呈半球状，所述出液孔穿过半球壁面与所述液体腔连通，若干所述出气孔均位于所述出液孔13上方。

进一步地，所述出液孔设置有多个。

进一步地，所述电源为脉冲电源。

进一步地，所述高压气体为高压惰性气体。

进一步地，还包括夹具，所述夹具夹持并带动工具电极。

本发明还提供了一种应用于上述电解液定向可控的电解铣削加工装置的加工工艺，包括以下步骤：

S1：将喷嘴阵列固定在工具电极周围；

S2：将所述工具电极连接电源的负极，待加工的工件连接电源的正极；

S3：从进液口向工具电极内侧的液体腔中通入电解液，电解液通过出液孔喷出；选择性开启若干所述喷嘴，从进气口向若干喷嘴通入高压气体，高压气体从若干出气孔喷出；

S4：接通电源，控制工具电极沿加工路径运动，实现电解液定向可控的电解铣削加工。

本发明的电解液定向可控的电解铣削加工工艺，出液孔可喷出电解液，保证加工区域有充足的电解液，高压气体从出气孔喷出，对电解液流场进行约束，通过实时控制喷嘴的选择性开启或关闭，可诱导电解液流向加工前进方向，使加工区域的间隙获得充足的电解液，并将电解产物从加工前进方向排出，实现电解液的定向控制，实现对任意型面结构的电解加工，提高电解铣削加工过程的稳定性，和加工工件的表面质量。

优选地，步骤S3中，若干所述喷嘴均开启，高压气体约束电解液，将电解液聚焦于特定加工区域，可对孔类零件进行电解铣削加工。

优选地，步骤S3中，关闭工具电极加工前进方向的喷嘴，开启工具电极周围的其余喷嘴，电解液流向加工区，实现对任意复杂型面的加工，电解产物可从关闭的喷嘴所在方向排出。

本发明的电解液定向可控的电解铣削加工装置及其加工工艺与背景技术相比，产生的有益效果为：

可通过实时控制喷嘴的选择性开启或关闭，诱导电解液流向加工前进方向，使加工区域的间隙获得充足的电解液，并将电解产物从加工前进方向排出，实现电解液的定向控制，实现对大切深结构等任意型面结构的电解加工，提高电解铣削加工过程的稳定性，和加工工件的表面质量。

附图说明

图1为本发明实施例中电解液定向可控的电解铣削加工装置的使用示意图；

附图中：1-工具电极；11-液体腔；12-进液口；13-出液孔；2-工件；3-喷嘴；31-气体腔；32-进气口；33-出气孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

如图1所示，一种电解液定向可控的电解铣削加工装置，包括电源和呈管状的工具电极1，电源的负极与工具电极1连接，电源的正极与工件2连接，工具电极1内侧设有供电解液流动的液体腔11，工具电极1的两端分别设有与液体腔11连通的进液口12和出液孔13，工具电极1周边固定阵列有若干喷嘴3，喷嘴3设有供高压气体流通的气体腔31，若干喷嘴3的两端分别设有与气体腔31连通的进气口32和出气孔33，且若干出气孔33固定阵列于出液孔13周边，出液孔13可喷出电解液对工件2进行加工，若干喷嘴3可选择性开启或关闭。

上述的电解液定向可控的电解铣削加工装置，工具电极1内侧设有供电解液流动的液体腔11，工具电极1的两端分别设有与液体腔11连通的进液口12和出液孔13，出液孔13可喷出电解液，保证加工区域有充足的电解液，若干喷嘴3固定阵列于工具电极1周边，当喷嘴3全部开启时，高压气体从出气孔33喷出，对电解液流场进行约束，将电解液聚焦于特定加工区域，接通电源后，使工件2产生阳极溶解，可对孔类零件进行电解铣削加工，当关闭工具电极1加工前进方向的喷嘴3，高压气体阻碍电解液的流动方向，诱导电解液流向加工前进方向，加工方向的间隙中可获得充足的电解液，提高电解铣削加工过程的稳定性，并可实现大切深结构的电解加工，且电解产物可从加工前进方向排出，提高加工工件2的表面质量，通过控制喷嘴3中气体腔31的选择性开启或关闭，可实现电解液的定向控制，实现对任意型面结构的电解加工。

在喷嘴3上设置有控制进气口32或出气孔33开闭的阀门，当阀门开启时，高压气体可在喷嘴3中流通，当阀门关闭时，对应的喷嘴3关闭，高压气体不流通，对应出气孔33不能喷出高压气体。

如图1所示，出液孔13和出气孔33分别小于进液口12和进气口32，保证从出液孔13喷出的电解液为高流速的电解液，从出气孔33喷出的气体为高压气体。

如图1所示，工具电极1的一端呈半球状，出液孔13穿过半球壁面与液体腔11连通，若干出气孔33均位于出液孔13上方。当关闭预设喷嘴3时，电解液可朝向预设喷嘴3的方向，沿着半球壁面流动，减小电解液的流动阻力。

出液孔13设置有多个，保证加工区域可获得足够的电解液。

电源为脉冲电源，将交流电转换成一定频率的单向序列脉冲，为浸在电解液中的工具电极1和工件2放电提供能量。

高压气体为高压惰性气体，防止对电解液中的电化学反应产生影响。

还包括用于夹具，夹具夹持并带动工具电极1，当夹具将工具电极1固定或带动工具电极1沿工件2轴向进给时，可加工孔类零件，当夹具带动工具电极1沿预设轨迹运动时，可加工复杂型面结构的工件2。

实施例二

本实施例为上述电解液定向可控的电解铣削加工装置的加工工艺，包括以下步骤：

S1：将喷嘴3阵列固定在工具电极1周围；

S2：将工具电极1连接电源的负极，待加工的工件2连接电源的正极；

S3：从进液口12向工具电极1内侧的液体腔11中通入电解液，电解液通过出液孔13喷出；选择性开启若干喷嘴3，从进气口32向若干喷嘴3通入高压气体，高压气体从若干出气孔33喷出；

S4：接通电源，控制工具电极1沿加工路径运动，实现电解液定向可控的电解铣削加工。

上述的电解液定向可控的电解铣削加工工艺，出液孔13可喷出电解液，保证加工区域有充足的电解液，高压气体从出气孔33喷出，对电解液流场进行约束，通过实时控制喷嘴3的选择性开启或关闭，可诱导电解液的流向加工前进方向，使加工区域的间隙获得充足的电解液，并将电解产物从加工前进方向排出，实现电解液的定向控制，实现对任意型面结构的电解加工，提高电解铣削加工过程的稳定性，和加工工件2的表面质量。

步骤S3中，若干喷嘴3均开启，高压气体约束电解液，将电解液聚焦于特定加工区域，可对孔类零件进行电解铣削加工。

关闭工具电极1加工前进方向的喷嘴3，开启工具电极1周围的其余喷嘴3，电解液流向加工区，实现对任意复杂型面的加工，电解产物可从关闭的喷嘴3所在方向排出。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电解液定向可控的电解铣削加工装置，包括电源和呈管状的工具电极(1)，所述电源的负极与工具电极(1)连接，所述电源的正极与工件(2)连接，其特征在于，所述工具电极(1)内侧设有供电解液流动的液体腔(11)，所述工具电极(1)的两端分别设有与液体腔(11)连通的进液口(12)和出液孔(13)，所述工具电极(1)周边固定阵列有若干喷嘴(3)，所述喷嘴(3)设有供高压气体流通的气体腔(31)，若干所述喷嘴(3)的两端分别设有与气体腔(31)连通的进气口(32)和出气孔(33)，且若干所述出气孔(33)固定阵列于出液孔(13)周边，出液孔(13)可喷出电解液对工件(2)进行加工，若干所述喷嘴(3)可选择性开启或关闭；所述工具电极(1)的一端呈半球状，所述出液孔(13)穿过半球壁面与所述液体腔(11)连通，若干所述出气孔(33)均位于所述出液孔(13)上方；若干所述喷嘴(3)形成圆形阵列。

2.根据权利要求1所述的电解液定向可控的电解铣削加工装置，其特征在于，所述出液孔(13)和出气孔(33)分别小于所述进液口(12)和进气口(32)。

3.根据权利要求1所述的电解液定向可控的电解铣削加工装置，其特征在于，所述出液孔(13)设置有多个。

4.根据权利要求1所述的电解液定向可控的电解铣削加工装置，其特征在于，所述电源为脉冲电源。

5.根据权利要求1所述的电解液定向可控的电解铣削加工装置，其特征在于，所述高压气体为高压惰性气体。

6.根据权利要求1所述的电解液定向可控的电解铣削加工装置，其特征在于，还包括夹具，所述夹具夹持并带动工具电极(1)。

7.如权利要求1至6任一项所述的电解液定向可控的电解铣削加工装置的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将喷嘴(3)阵列固定在工具电极(1)周围；

S2：将所述工具电极(1)连接电源的负极，待加工的工件(2)连接电源的正极；

S3：从进液口(12)向工具电极(1)内侧的液体腔(11)中通入电解液，电解液通过出液孔(13)喷出；选择性开启若干所述喷嘴(3)，从进气口(32)向若干喷嘴(3)通入高压气体，高压气体从若干出气孔(33)喷出；

S4：接通电源，控制工具电极(1)沿加工路径运动，实现电解液定向可控的电解铣削加工。

8.根据权利要求7所述的电解液定向可控的电解铣削加工工艺，其特征在于，步骤S3中，若干所述喷嘴(3)均开启，高压气体约束电解液，将电解液聚焦于特定加工区域，可对孔类零件进行电解铣削加工。

9.根据权利要求8所述的电解液定向可控的电解铣削加工工艺，其特征在于，步骤S3中，关闭工具电极(1)加工前进方向的喷嘴(3)，开启工具电极(1)周围的其余喷嘴(3)，电解液流向加工区，实现对任意复杂型面的加工，电解产物可从关闭的喷嘴(3)所在方向排出。

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