CN113305378B - 一种电解加工装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械制造特种加工技术领域，更具体地，涉及一种电解加工装置及其加工方法，包括电源和阴极导杆，所述阴极导杆设有供电解液流动的中空腔体，所述阴极导杆的一端设有与中空腔体连通的进液口，所述阴极导杆的另一端密封，所述阴极导杆外壁设有工具电极和挡环，所述工具电极与挡环连接设置，且所述工具电极与挡环之间设有与中空腔体连通的若干喷液口，所述电源的负极与阴极导杆连接，所述电源的正极与工件连接。本发明中，电解液只能从工具电极与挡环之间的喷液口直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量，且根据需要可将工具电极设计为不同的形状，以加工内齿轮槽、键槽等不同形状的工件。

Description

一种电解加工装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及机械制造特种加工技术领域，更具体地，涉及一种电解加工装置及其加工方法。

背景技术

内啮合齿轮传动具有结构紧凑和传动效率高等一系列优点，因此广泛地应用于机械传动装置中。但因受内齿轮本身结构所限，大多数内齿轮只能采用传统的加工工艺来加工，传统的加工工艺加工精度往往达不到要求，直接影响到齿轮传动的质量。内齿轮传统的加工工艺有插齿和拉削。

插齿加工是按展成法加工齿轮的，插齿刀和被加工齿轮各自按啮合关系要求运动，而由各连续相邻位置刀具齿形包络成齿轮齿形。插齿加工内齿轮生产效率低，机床、刀具和工件在切削力作用下易产生弹性变形，都会引起齿轮的加工误差，同时齿轮因切削热和内应力引起的变形会影响齿形、齿向误差和齿距累积误差。插齿工艺加工的齿轮精度较低，无法满足高强度传动机构的要求，且影响齿轮的使用寿命。

拉削加工是利用特制的拉刀逐齿依次从工件上切下很薄的金属层，使被加工表面一次性切削成型。拉削成型工艺虽然加工效率和产品质量远高于插齿加工，但是对机床和拉刀都有较高的要求，尤其对拉刀的精度要求极为苛刻，刀具结构复杂，高精度刀具制造难度大，刀具单价昂贵，且刀具能磨刃的次数有限，寿命较短。并且，盲孔、大深径比的孔槽结构并不适合用拉削工艺。

中国专利CN201811445685.5公开了一种间歇式脉冲电解加工装置及内键槽加工方法，包括电解液箱、水泵、电解脉冲电源、加工平台和驱动机构，加工平台上设有用于夹持工件的卡盘，加工平台在卡盘正上方设有加工轴，加工轴由驱动机构驱动上下直线移动，加工轴的下端设有用于加工内键槽的凸齿，电解脉冲电源的阴极与加工轴电连接、阳极与卡盘及工件电连接；水泵的入水口与电解液箱相连通，水泵的出水口通过供液管向加工轴的凸齿和工件待加工处输送电解液。此方案中，电解液通过加工轴底部进入工件内腔，填满内腔后，工件作为电解阳极，凸齿作为电解阴极，电解加工出内键槽，电解液流速损耗，加工质量差，效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电解加工装置及其加工方法，增大了加工区电解液的流速，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种电解加工装置，包括电源和阴极导杆，所述阴极导杆设有供电解液流动的中空腔体，所述阴极导杆的一端设有与中空腔体连通的进液口，所述阴极导杆的另一端密封，所述阴极导杆外壁设有工具电极和挡环，所述工具电极与挡环连接设置，且所述工具电极与挡环之间设有与中空腔体连通的若干喷液口，所述电源的负极与阴极导杆连接，所述电源的正极与工件连接。

本发明的电解加工装置，电解液从所述阴极导杆一端的进液口通入所述中空腔体，所述阴极导杆的另一端密封，工具电极与挡环连接设置所形成的喷液口，使电解液只能从所述喷液口沿着工具电极直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，控制所述阴极导杆沿工件轴向运动，可实现对工件的一次成型加工，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量，且工具电极无损耗，可以反复使用，需要说明的是，本发明中，阴极导杆、工具电极与挡环可为一体成型结构，也可以为分体式结构，且根据需要可将工具电极设计为不同的形状，以加工内齿轮槽、键槽等不同形状的工件。

进一步地，所述挡环的一端设有若干凹槽，相邻两个所述凹槽之间设有凸台，所述工具电极与所述凸台连接，所述喷液口设于所述凹槽与工具电极之间。

进一步地，所述阴极导杆设有若干圆周阵列的出液口，所述出液口连通所述中空腔体和喷液口。

进一步地，所述阴极导杆包括导杆部和加工部，所述工具电极设于所述导杆部，所述挡环设于所述加工部，所述出液口设于所述导杆部与加工部的交接处。

进一步地，所述导杆部与加工部均呈圆管状，所述导杆部的外径大于所述加工部的外径，所述导杆部向加工部过渡处设有与工具电极配合的锥面结构，所述加工部设有用于紧固所述挡环的紧固螺母。

进一步地，还包括挡水塞，所述挡水塞穿设于所述加工部内实现阴极导杆另一端的密封，所述加工部内壁面设有楔块，所述挡水塞设有与所述楔块配合的斜面结构。

进一步地，还包括锁紧螺母，所述挡水塞伸出所述加工部，所述锁紧螺母与所述挡水塞配合将所述挡水塞固定。

进一步地，所述挡水塞设有将电解液导向所述出液口的导流部，所述导流部呈流线型。

本发明还提供了一种如上所述电解加工装置的加工方法，包括以下步骤：

S1：将装配好的工具电极与工件对刀定位；

S2：将所述工具电极连接脉冲电源的负极，将所述工件连接脉冲电源的正极；

S3：从进液口向阴极导杆通入电解液，电解液从喷液口直喷工具电极与工件之间的加工区；

S4：接通脉冲电源，使阴极导杆沿工件轴向方向进给，实现对工件的一次成型加工。

本发明电解加工方法，电解液经出液口流向喷液口，最终从喷液口直喷工具电极与工件之间的加工区，增大了加工区电解液的流速，控制阴极导杆沿工件轴向运动，可实现对工件的一次成型加工，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量，且工具电极无损耗，可以反复使用，当工具电极为不同的形状，可以加工内齿轮槽、键槽等不同形状的工件。

优选地，所述阴极导杆内设有导流部，在电解加工时，用于改变中空腔体内电解液的流场。

本发明的电解加工装置及其加工方法与背景技术相比，产生的有益效果为：

电解液只能直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量。

附图说明

图1为本发明实施例一中电解加工装置的构成示意图；

图2为本发明实施例一中挡环与工具电极的连接示意图；

图3为本发明实施例一中挡水塞与阴极导杆的连接示意图；

图4为本发明实施例一中挡水塞为平底结构时与阴极导杆的连接示意图；

附图中：1-阴极导杆；11-导杆部；111-锥面结构；12-加工部；121-楔块；13-中空腔体；14-进液口；15-出液口；2-工具电极；3-挡环；31-凹槽；32-凸台；33-喷液口；4-紧固螺母；5-锁紧螺母；6-工件；7-挡水塞；71-导流部；72-斜面结构。

图3中箭头表示本发明使用时电解液的流动方向。

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至图3所示，一种电解加工装置，包括电源和阴极导杆1，阴极导杆1设有供电解液流动的中空腔体13，阴极导杆1的一端设有与中空腔体13连通的进液口14，阴极导杆1的另一端密封，阴极导杆1外壁设有工具电极2和挡环3，工具电极2与挡环3连接设置，且工具电极2与挡环3之间设有与中空腔体13连通的若干喷液口33，电源的负极与阴极导杆1连接，电源的正极与工件6连接。

上述的电解加工装置，电解液从阴极导杆1一端的进液口14通入中空腔体13，阴极导杆1的另一端密封，工具电极2与挡环3连接设置所形成的喷液口33使电解液只能从喷液口33沿着工具电极2直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，控制阴极导杆1沿工件6轴向运动，可实现对工件6的一次成型加工，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量，且工具电极2无损耗，可以反复使用。需要说明的是，本发明中，阴极导杆1、工具电极2与挡环3可为一体成型结构，如图4所示，也可以为分体式结构，如图3所示，且根据需要可将工具电极2设计为不同的形状，以加工内齿轮槽、键槽等不同形状的工件6。

如图2所示，挡环3的一端设有若干凹槽31，相邻两个所述凹槽31之间设有凸台32，工具电极2与凸台32连接，喷液口33设于凹槽31与工具电极2之间，实施时，电解液只能从若干喷液口33紧贴工具电极2流出直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，提高了加工效率，当若干凹槽31间隔均匀设置时，改善了传统电解加工供液不均匀、流速低、传质慢的缺点，提高电解液的流场均匀性，保证加工区域有足够的高流速电解液，提高加工精度及工件6的表面质量。

如图4所示，阴极导杆1设有若干圆周阵列的出液口15，出液口15连通中空腔体13和喷液口33，实施时，电解液从中空腔体13向出液口15阵列出液，再通过喷液口33直喷加工区。

如图3、图4所示，阴极导杆1包括导杆部11和加工部12，工具电极2设于导杆部11，挡环3设于加工部12，出液口15设于导杆部11与加工部12的交接处，且与喷液口33连通。

如图3所示，导杆部11与加工部12均呈圆管状，导杆部11的外径大于加工部12的外径，导杆部11向加工部12过渡处设有与工具电极2配合的锥面结构111，加工部12设有用于紧固挡环3的紧固螺母4，实施时，工具电极2与锥面结构111配合，挡环3的一端紧贴工具电极2，挡环3的另一端紧贴紧固螺母4，紧固螺母4将挡环3、工具电极2和阴极导杆1的连接固定，保证在电解加工过程中，工具电极2与挡环3之间的连接稳固无偏离。

如图3所示，还包括挡水塞7，挡水塞7穿设于加工部12内实现阴极导杆1另一端的密封，加工部12内壁面设有楔块121，挡水塞7设有与楔块121配合的斜面结构72。实施时，斜面结构72与楔块121配合连接，将挡水塞7限制在阴极导杆1内，防止挡水塞7掉落。

如图1、图3所示，还包括锁紧螺母5，挡水塞7伸出加工部12，锁紧螺母5与挡水塞7配合将挡水塞7固定。实施时，将挡水塞7拉出加工部12，使斜面结构72与楔块121配合连接，用锁紧螺母5将挡水塞7与阴极导杆1的连接固定，防止电解加工过程中，喷出的电解液积累后对挡水塞7产生作用等影响，造成斜面结构72与楔块121的连接脱离，使挡水塞7挡住出液口15，导致电解液不流通，不能喷射到加工区，无法继续进行电解加工。

如图3所示，挡水塞7设有将电解液导向出液口15的导流部71，导流部71呈流线型。实施时，导流部71能将电解液全部导向出液口15，减弱电解液流场的发散程度，易于电解液分流进入喷液口33，提高电解液流场的均匀性，提高电解加工质量，且能够减小电解液的流动阻力，减小电解液的流速损耗。需要说明的是，为了便于加工装配，挡水塞7也可设置为平底结构。

实施例二

一种如实施例一所述的电解加工装置的加工方法，包括以下步骤：

S1：将装配好的工具电极2与工件6对刀定位；

S2：将工具电极2连接脉冲电源的负极，将工件6连接脉冲电源的正极；

S3：从进液口14向阴极导杆1通入电解液，电解液从喷液口33直喷工具电极2与工件6之间的加工区；

S4：接通脉冲电源，使阴极导杆1沿工件6轴向方向进给，实现对工件6的一次成型加工。

上述的电解加工方法，电解液经出液口15流向喷液口33，最终从喷液口33直喷工具电极2与工件6之间的加工区，增大了加工区电解液的流速，控制阴极导杆1沿工件6轴向运动，可实现对工件6的一次成型加工，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量，且工具电极2无损耗，可以反复使用，当工具电极2为不同的形状，可以加工内齿轮槽、键槽等不同形状的工件6。

阴极导杆1内设有导流部71，在电解加工时，用于改变中空腔体13内电解液的流场，可以实现不同的加工效果。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (5)

1.一种电解加工装置，包括脉冲电源和阴极导杆（1），所述阴极导杆（1）设有供电解液流动的中空腔体（13），其特征在于，所述阴极导杆（1）的一端设有与中空腔体（13）连通的进液口（14），所述阴极导杆（1）的另一端密封，所述阴极导杆（1）外壁设有工具电极（2）和挡环（3），所述工具电极（2）与挡环（3）连接设置，且所述工具电极（2）与挡环（3）之间设有与中空腔体（13）连通的若干喷液口（33），所述脉冲电源的负极与阴极导杆（1）连接，所述脉冲电源的正极与工件（6）连接；所述挡环（3）的一端设有若干凹槽（31），相邻两个所述凹槽（31）之间设有凸台（32），所述工具电极（2）与所述凸台（32）连接，所述喷液口（33）设于所述凹槽（31）与工具电极（2）之间；所述阴极导杆（1）设有若干圆周阵列的出液口（15），所述出液口（15）连通所述中空腔体（13）和喷液口（33）；所述阴极导杆（1）包括导杆部（11）和加工部（12），所述工具电极（2）设于所述导杆部（11），所述挡环（3）设于所述加工部（12），所述出液口（15）设于所述导杆部（11）与加工部（12）的交接处；所述导杆部（11）与加工部（12）均呈圆管状，所述导杆部（11）的外径大于所述加工部（12）的外径，所述导杆部（11）向加工部（12）过渡处设有与工具电极（2）配合的锥面结构（111），所述加工部（12）设有用于紧固所述挡环（3）的紧固螺母（4）。

2.根据权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于，还包括挡水塞（7），所述挡水塞（7）穿设于所述加工部（12）内实现阴极导杆（1）另一端的密封，所述加工部（12）内壁面设有楔块（121），所述挡水塞（7）设有与所述楔块（121）配合的斜面结构（72）。

3.根据权利要求2所述的电解加工装置，其特征在于，还包括锁紧螺母（5），所述挡水塞（7）伸出所述加工部（12），所述锁紧螺母（5）与所述挡水塞（7）配合将所述挡水塞（7）固定。

4.根据权利要求3所述的电解加工装置，其特征在于，所述挡水塞（7）设有将电解液导向所述出液口（15）的导流部（71），所述导流部（71）呈流线型。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的电解加工装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将装配好的工具电极（2）与工件（6）对刀定位；

S2：将所述工具电极（2）连接脉冲电源的负极，将所述工件（6）连接脉冲电源的正极；

S3：从进液口（14）向阴极导杆（1）通入电解液，电解液从喷液口（33）直喷工具电极（2）与工件（6）之间的加工区；

S4：接通脉冲电源，使阴极导杆（1）沿工件（6）轴向方向进给，实现对工件（6）的一次成型加工。

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