CN113410663B - 一种电极组件及孔加工的方法 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电加工技术领域，提供了一种电极组件及孔加工的方法，所述电机组件包括柔性电极和转向带：所述柔性电极具有沿所述柔性电极的长度方向贯通的注液通道，所述注液通道在所述柔性电极的长度方向的两端分别形成进液口和出液口，所述柔性电极位于所述出液口的一端为钻孔工作端，所述柔性电极在所述钻孔工作端具有硬质钻孔部；所述转向带与所述柔性电极的钻孔工作端连接，将所述电极组件与电源的电连接，对金属件进行孔加工，通过驱动柔性电极旋转并向金属件的待加工孔给进，控制转向带的位移收放量控制柔性电极偏转，从而在金属件内部形成任意曲率的弯孔。

Description

一种电极组件及孔加工的方法

技术领域

本申请涉及电加工技术领域，更具体地说，是涉及一种电极组件及孔加工的方法。

背景技术

目前，航空航天、国防、石油化工、汽车、精密模具等工业领域诸多关键零部件内部各种弯曲水、油、气孔路十分常见，通常使用深孔钻加工一组直线孔进行拟合，这样会产生误差，不够精确；或者将零件剖开铣削加工弯曲通路，但后续的密封过程很麻烦，有时甚至难以密封；应用金属粉末的SLM(Selective laser melting，选择性激光熔化)等增材制造技术，可以获得具有内部弯曲孔路的金属零件，但受限于其制造特性，金属零件不但容易出现孔隙等内部缺陷，而且表面质量也往往相当粗糙。现有技术中虽然已有电加工(即电火花加工或电解加工)弯曲孔路的方法，但是操作都比较复杂，且不够灵活，而且很难加工截面微细(孔截面直径或宽度尺寸≤2mm)的弯曲孔路。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电极组件及孔加工的方法，旨在解决现有技术中对金属件进行孔加工时操作复杂、灵活性差、难以加工弯孔的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

技术方案一：

提供一种电极组件，包括柔性电极和转向带：

所述柔性电极具有沿所述柔性电极的长度方向贯通的注液通道，所述注液通道在所述柔性电极的长度方向的两端分别形成进液口和出液口，所述柔性电极位于所述出液口的一端为钻孔工作端，所述柔性电极在所述钻孔工作端具有硬质钻孔部；

所述转向带与所述柔性电极的钻孔工作端连接。

进一步地，所述柔性电极为非晶合金箔叠层电极。

进一步地，所述转向带的长度大于所述柔性电极的长度。

进一步地，还包括包裹所述柔性电极和所述转向带的绝缘膜。

进一步地，还包括设置在所述绝缘膜的外侧的弹性限位件，以用于接触已加工孔的孔壁。

进一步地，所述弹性限位件包括沿柔性电极的长度方向间隔设置的多组限位块，每一组限位块包括连接于所述绝缘膜的多个间隔的限位块。

进一步地，所述转向带的数量为2，2个转向带关于所述柔性电极的长度方向的中轴线对称设置于所述柔性电极的厚度方向的两侧。

进一步地，所述非晶合金箔叠层电极通过多层非晶合金箔依次连接，相邻的2层非晶合金箔通过导电胶水粘合以及点焊焊接。

技术方案二：

提供一种孔加工的方法，采用所述电极组件对金属件进行加工，所述孔加工的方法包括以下步骤：

a、将所述柔性电极接电源的阴极或阳极，将所述金属件接电源的阳极或阴极；

b、将所述柔性电极的硬质钻孔部对准所述金属件的待加工孔的位置；

c、使工作液从所述进液口进入所述注液通道，并从所述出液口朝向所述金属件的待加工孔的位置喷出，驱动所述柔性电极的硬质钻孔部朝向所述金属件进给钻孔。

进一步地，在所述步骤c中还包括以下步骤：

驱动所述柔性电极沿所述柔性电极的长度方向的中心轴线旋转，以及/或驱动所述转向带以带动所述柔性电极的硬质钻孔部偏转。

本申请提供的电极组件及孔加工的方法的有益效果在于：与现有技术相比，由于本申请的电极组件包括柔性电极和转向带，柔性电极具有钻孔工作端，可以通过柔性电极的钻孔工作端对金属件进行进给钻孔，柔性电极可以灵活地沿不同曲率的路径前进，加工任意曲率的弯孔，可以使加工过程操作简便。

进一步地方案中，由于所述柔性电极为非晶合金箔叠层电极，非晶合金材料具有高柔性，可以灵活地沿不同曲率的路径前进，加工任意曲率的弯孔；同时，非晶合金材料端面强度和硬度高，塑性形变率低，柔性电极使用率高，寿命长。

进一步地方案中，本申请的电极组件还包括设置在所述绝缘膜的外侧的弹性限位件，能够有效防止柔性电极在已加工孔中窜动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一个实施例提供的电极组件内部结构示意图；

图2是本申请的一个实施例提供的电极组件工作示意图；

图3是本申请的一个实施例提供的电极组件整体结构示意图；

图4是本申请的一个实施例提供的电极组件的工作面的结构示意图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-柔性电极，2-转向带，3-绝缘膜，4-限位块，5-硬质钻孔部，6-注液通道， 7-金属件，8-待加工孔，9-已加工孔，10-转向带连接点，601-进液口，602-出液口。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本发明申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

技术方案一：

如图1至图4所示的电极组件，包括柔性电极1、与柔性电极1的钻孔工作端连接的转向带2和包裹柔性电极1和转向带2的绝缘膜3，转向带2的长度大于柔性电极1的长度，转向带2的一端固定连接柔性电极1的钻孔工作端，另一端超出注液通道6的进液口601，除转向带连接点10以外，转向带2的其余部分与柔性电极1之间紧贴但不连接，在柔性电极1和绝缘膜3之间可以活动，通过拉扯释放转向带2超出进液口601的部分，可以控制柔性电极1的转向，使得柔性电极1可以沿不同曲率前进。

其中，柔性电极1具有沿柔性电极1的长度方向贯通的注液通道6，注液通道6在柔性电极1的长度方向的两端分别形成进液口601和出液口602，柔性电极1位于出液口602的一端为钻孔工作端，柔性电极1在钻孔工作端具有硬质钻孔部5。

需要说明的是，柔性电极1具有一定的硬度和形状，可支撑硬质钻孔部5 向前给进，而非粉状或者线状，柔性电极1在垂直于运动方向的其他方向上有弹性，受力后可弯曲，力消失后完全恢复至初始态。

还需说明的是，如图1所示，转向带2与柔性电极1的钻孔工作端粘接或者焊接，连接点为转向带连接点10。

在本申请的一个实施例中，柔性电极1为非晶合金箔叠层电极，需要说明的是，非晶合金箔叠层电极是由多层非晶合金箔粘合而成，由于每一层非晶合金箔的厚度极小，可朝长宽面弯折，因此粘合而成的叠层电极也可朝长宽面弯曲，同时还具有一定的弹性，使得柔性电极1在受力朝长宽面弯曲后，随着力的消失会恢复初始状态，并且多层非晶合金箔粘合后形成一定的厚度，其厚度面的硬度大，强度高，使得非晶合金箔叠层电极的长度方向的端面本身就可以作为硬质钻孔部5在对金属件7孔加工时向前进给钻孔。

进一步地，所述非晶合金箔叠层电极通过多层非晶合金箔依次连接，相邻的2层非晶合金箔通过导电胶水粘合以及点焊焊接，采用导电胶水粘合使得多层非晶合金箔粘合成一体，没有缝隙，使得厚度面强度大、硬度高，同时采用微细电阻点焊，使得非晶合金箔之间的连接更加牢固，防止非晶合金箔叠层电极在弯折后错位无法恢复初始状态。

进一步地，所述转向带的数量为2，2个转向带关于所述柔性电极的长度方向的中轴线对称设置于所述柔性电极的厚度方向的两侧，控制转向带2的位移收放量从而控制柔性电极1朝长宽面偏转的角度。

进一步地，转向带2对称设置在柔性电极1的长宽面，在本申请的另一个实施例中，柔性电极1可由其他柔性材料做支撑，在端部粘接或套接硬度大、强度高的金属头制成，金属头即为硬质钻孔部5。

在本申请的一个实施例中，电极组件还包括设置在绝缘膜3的外侧的弹性限位件，以用于接触已加工孔9的孔壁，进一步地，弹性限位件包括沿柔性电极1的长度方向间隔设置的多组限位块4，每一组限位块4包括连接于绝缘膜3 的多个间隔的限位块4。

进一步地，限位块4的宽度小于柔性电极1的宽度，需要说明的是，限位块4宽度方向与柔性电极1的宽度方向一致，这样设计限位块4不会堵塞废旧工作液和加工碎屑的排出。

需要说明的是，由于及加工金属件7时，工作液从注液通道6的进液口601 注入后，是从出液口602喷射而出，由于注液通道6的出液口602与金属件7 的待加工孔8之间并非紧贴，而是间隔有一段距离，工作液从出液口602喷出时成呈放射状，所以已加工孔9的内径比柔性电极1的直径大，限位块4具有弹性且摩擦力小，可在不阻碍电极组件向前给进的情况下与已加工的孔壁接触，防止柔性电极1在已加工孔9中窜动。

技术方案二：

如图1至图2所示，一种孔加工的方法，采用上述电极组件对金属件7进行加工，孔加工的方法包括以下步骤：

a、将柔性电极1接电源的阴极或阳极，将金属件7接电源的阳极或阴极；

b、将柔性电极1的硬质钻孔部5对准金属件7的待加工孔8的位置；

c、使工作液从进液口601进入注液通道6，并从出液口602朝向金属件7 的待加工孔8的位置喷出，驱动柔性电极1的硬质钻孔部5朝向金属件7进给钻孔。

在本申请的一个实施例中，步骤a中柔性电极1接电源的阴极，金属件7 接电源的阳极。

在本申请的另一个实施例中，步骤a中柔性电极1接电源的阳极，金属件 7接电源的阴极。

需要说明的是，电源可以是电池或插座电源。

进一步地，在步骤c中还包括以下步骤：

驱动柔性电极1沿柔性电极1的长度方向的中心轴线旋转，以及/或驱动转向带2以带动柔性电极1的硬质钻孔部5偏转。

在本申请的一个实施例中，步骤c中驱动柔性电极1沿柔性电极1的长度方向的中心轴线旋转，这样柔性电极1在向前给进的过程中将会在金属件7内部形成直孔。

在本申请的另一个实施例中，步骤c中驱动转向带2，控制转向带2的位移收放量以带动柔性电极1的硬质钻孔部5偏转，这样柔性电极1在向前给进的过程中将会在金属件7内部形成左右平面或者上下平面的弯孔。

在本申请的另一个实施例中，步骤c中通过驱动柔性电极1沿柔性电极1 的长度方向的中心轴线旋转，同时驱动转向带2，控制转向带2的位移收放量以带动柔性电极1的硬质钻孔部5偏转，这样柔性电极1在向前给进的过程中将会在金属件7内部形成任意方向、任意曲率的弯孔。

需要说明的是，柔性电极1和转向带2的运动都可以通过电机驱动，具体地，柔性电极1与可以与加工装置的进给系统中的夹具连接，夹具与电机通过传动装置连接，电机接受到输入指令转化成的脉冲信号后，产生线位移和角位移，通过传动装置带动夹具向前进给和旋转，进而带动柔性电极1向前进给和旋转；两条转向带2可以分别与两个电机通过带轮传动连接，电机接受到输入指令转化成的脉冲信号后，电机主轴转动，带动带轮旋转(转向带2不与柔性电极1的一端可以卷绕在带轮上)，从而控制转向带2的收放位移量。

有益效果：

与现有技术相比，由于本申请的电极组件包括柔性电极1和转向带2，柔性电极1具有钻孔工作端，可以通过柔性电极1的钻孔工作端对金属件7进行进给钻孔，柔性电极1可以灵活地沿不同曲率的路径前进，加工任意曲率的弯孔，可以使加工过程操作简便。

进一步地方案中，由于柔性电极1为非晶合金箔叠层电极，非晶合金材料具有高柔性，可以灵活地沿不同曲率的路径前进，加工任意曲率的弯孔；同时，非晶合金材料端面强度和硬度高，塑性形变率低，柔性电极1使用率高，寿命长。

进一步地方案中，本申请的电极组件还包括设置在绝缘膜3的外侧的弹性限位件，能够有效防止柔性电极1在已加工孔中窜动。

具体实施方式一：

电解加工微细弯曲孔路：

金属件7选择304不锈钢。

电解加工参数选择如下：采用NaNO3硝酸钠电解工作液，浓度5g/L；加工电压25V；脉宽30μs；脉间60μs。

柔性电极1采用6层铁基非晶合金Fe78Si9B13箔制成，每层非晶合金箔厚度30μm，非晶合金箔之间采用导电胶水粘接和微细电阻点焊焊接，制备好的柔性电极1长度100mm、宽度500μm、厚度(即6层铁基非晶合金Fe78Si9B13 箔的总厚度)180μm，柔性电极1的注液通道6的截面长度100μm、宽度(等同于3层铁基非晶合金Fe78Si9B13箔的厚度)90μm，需要说明的是，注液通道6的截面的长度与柔性电极1的宽度一致，注液通道6的截面的宽度与柔性电极1的厚度一致。

转向带2设于柔性电极1的长宽面，对称设置，采用铁基非晶合金 Fe78Si9B13箔材料，与钻孔工作端的转向带连接点10通过微细电阻点焊连接，单条转向带2长度200mm、宽度500μm、厚度30μm。

绝缘膜3采用塑料薄膜，包裹柔性电极1，使转向带2和柔性电极1在相互紧贴的前提下可以相对移动。

限位块4采用胶带之制成，宽度300μm、厚度110μm、长度1000μm，贴在叠层电极长宽面。

对金属件7进行孔加工的步骤：

a、将制备好的电极组件接电源的阴极，将金属件7接电源的阳极；

b、将柔性电极1的硬质钻孔部5对准金属件7的待加工孔8的位置；

c、使NaNO3硝酸钠电解工作液从进液口601进入注液通道6，并从出液口602朝向金属件7的待加工孔8的位置喷出，采用电机驱动所述柔性电极1 的硬质钻孔部5朝向所述金属件7进给钻孔，同时控制柔性电极1沿长度方向的中心轴线旋转，通过电机控制转向带2的收放位移量使得柔性电极1偏转所需角度，从而在金属件7的内部形成任意所需曲率的微细弯孔。

具体实施方式二：

电火花加工微细弯曲孔路：

金属件7材料选择304不锈钢。

电火花加工参数选择：去离子水工作液；加工电压100V；脉宽30μs；脉间60μs。

柔性电极1采用6层铜基非晶合金Cu64Zr36箔制成，每层非晶合金箔厚度30μm，非晶合金箔之间采用导电胶水粘接和微细电阻点焊焊接，制备好的柔性电极1长度100mm、宽度500μm、厚度(即6层铜基非晶合金Cu64Zr36箔的总厚度)180μm，柔性电极1的注液通道6截面长度100μm、宽度(等同于 3层铜基非晶合金Cu64Zr36箔的厚度)90μm，需要说明的是，注液通道6的截面的长度与柔性电极1的宽度一致，注液通道6的截面的宽度与柔性电极1 的厚度一致。

转向带2设于柔性电极1的长宽面，对称设置，采用铜基非晶合金Cu64Zr36 箔材料，与钻孔工作端的转向带连接点10通过微细电阻点焊连接，单条转向带 2长度200mm、宽度500μm、厚度30μm。

绝缘膜3采用塑料薄膜，包裹柔性电极1，使转向带2和柔性电极1在相互紧贴的前提下可以相对移动。

限位块4采用胶带之制成，宽度300μm、厚度110μm、长度1000μm，贴在叠层电极长宽面。

对金属件7进行孔加工的步骤：

a、将制备好的电极组件接电源的阴极，将金属件7接电源的阳极；

b、将柔性电极1的硬质钻孔部5对准金属件7的待加工孔8的位置；

c、使去离子水工作液从进液口601进入注液通道6，并从出液口602朝向金属件7的待加工孔8的位置喷出，采用电机驱动所述柔性电极1的硬质钻孔部5朝向所述金属件7进给钻孔，同时控制柔性电极1沿长度方向的中心轴线旋转，通过电机控制转向带2的收放位移量使得柔性电极1偏转所需角度，从而在金属件7的内部形成任意所需曲率的微细弯孔。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电极组件，其特征在于，包括柔性电极和转向带：

所述柔性电极具有沿所述柔性电极的长度方向贯通的注液通道，所述注液通道在所述柔性电极的长度方向的两端分别形成进液口和出液口，所述柔性电极位于所述出液口的一端为钻孔工作端，所述柔性电极在所述钻孔工作端具有硬质钻孔部，包裹所述柔性电极和所述转向带的绝缘膜，设置在所述绝缘膜的外侧的弹性限位件，以用于接触已加工孔的孔壁，所述弹性限位件包括沿柔性电极的长度方向间隔设置的多组限位块，每一组限位块包括连接于所述绝缘膜的多个间隔的限位块，所述限位块的宽度小于所述柔性电极的宽度，所述限位块宽度方向与所述柔性电极的宽度方向一致；

所述转向带与所述柔性电极的钻孔工作端连接。

2.根据权利要求1所述电极组件，其特征在于，所述柔性电极为非晶合金箔叠层电极。

3.根据权利要求1所述电极组件，其特征在于，所述转向带的长度大于所述柔性电极的长度。

4.根据权利要求1所述电极组件，其特征在于，所述转向带的数量为2，2个转向带关于所述柔性电极的长度方向的中轴线对称设置于所述柔性电极的厚度方向的两侧。

5.根据权利要求2所述电极组件，其特征在于，所述非晶合金箔叠层电极通过多层非晶合金箔依次连接，相邻的2层非晶合金箔通过导电胶水粘合以及点焊焊接。

6.一种孔加工的方法，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述电极组件对金属件进行加工，所述孔加工的方法包括以下步骤：

a、将所述柔性电极接电源的阴极或阳极，将所述金属件接电源的阳极或阴极；

b、将所述柔性电极的硬质钻孔部对准所述金属件的待加工孔的位置；

c、使工作液从所述进液口进入所述注液通道，并从所述出液口朝向所述金属件的待加工孔的位置喷出，驱动所述柔性电极的硬质钻孔部朝向所述金属件进给钻孔。

7.根据权利要求6所述的孔加工的方法，其特征在于，在所述步骤c中还包括以下步骤：

驱动所述柔性电极沿所述柔性电极的长度方向的中心轴线旋转，以及/或驱动所述转向带以带动所述柔性电极的硬质钻孔部偏转。

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