CN114769763A - 一种侧铣式电解铣削电极及电解铣削加工铣头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种侧铣式电解铣削电极，包括柱状本体以及开设于其上的盲孔、第一螺纹、喷液口，多个盲孔沿其轴向贯穿于柱状本体，第一螺纹开设于柱状本体的外壁且用于与电极连接头螺纹连接，多个喷液口依次沿轴向间隔开设于柱状本体的外壁上，每个喷液口与对应的盲孔一一连通。本发明还涉及一种电解铣削加工铣头，包括集液套、安装座、内喷液轴，集液套套设于内喷液轴，集液套、内喷液轴均通过安装座安装在机床主轴外套上。该侧铣式电解铣削电极的目的是解决电解铣削加工过程中因非加工区域空间开放导致的电解液外溢损失的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电解铣削加工技术领域，具体涉及一种侧铣式电解铣削电极及电解铣削加工铣头。
背景技术
电解铣削加工是利用回转式电极作为阴极，基于阳极电化学溶解原理对阳极金属材料进行溶解去除加工的一种加工方法。电解铣削加工利用高速旋转的电极通过数控系统控制按照一定的轨迹进行运动，实现复杂表面的成形。侧铣式电解铣削加工的电极一般采用圆柱状，圆柱外侧面为电解铣削加工区域，实现侧铣加工。电解铣削加工时，阴、阳极间隙中的电解液流场分布对材料去除过程有着重要的影响。电解液不但作为导电介质连通阴极极和阳极，而且还通过高速冲刷带走加工区产生的热以及阳极表面的不溶性产物，以保证电化学反应区域电解液的更新、散热与清洁。侧铣式电解铣削加工的供液方式可分为外喷液和内喷液。外喷液通过外部喷嘴供给电解液，通过喷嘴将高速电解液冲入加工间隙中；内喷液则是采用中空结构电极，电极内部具有电解液通道，电极表面分布有若干与内部电解液通道相连的喷液口，加工时电解液从喷液口高速喷出。相比于外喷液，内喷液可使电解液在加工间隙内均匀喷射分布，供液更加充分，流场均匀性更好，并且由于电极的高速旋转运动，喷口流出的电解液实现了附加机械加速，因此，冲刷效果更好。
以往的侧铣式电解铣削加工的电解液由一个内部通道径向发散式喷射出，加工过程中，加工电极高速旋转，处于加工间隙区域中的喷液口，由于受到工件的遮挡，在喷液口处形成背压，电解液的流动受阻；而处于非加工间隙区域中的喷液口，由于空间开放，电解流动顺畅。因此，大量的电解液从非加工间隙区域的喷液口流出，使得加工区域的喷口电解液出液量极少，造成加工间隙中的电解液流量不足。
因此，发明人提供了一种侧铣式电解铣削电极及电解铣削加工铣头。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明实施例提供了一种侧铣式电解铣削电极及电解铣削加工铣头，解决了电解铣削加工过程中因非加工区域空间开放导致的电解液外溢损失的技术问题。
(2)技术方案
本发明提供了一种侧铣式电解铣削电极，包括柱状本体以及开设于其上的盲孔、第一螺纹、喷液口，多个所述盲孔沿其轴向贯穿于所述柱状本体，所述第一螺纹开设于所述柱状本体的外壁且用于与电极连接头4螺纹连接，多个所述喷液口依次沿轴向间隔开设于所述柱状本体的外壁上，每个所述喷液口与对应的所述盲孔一一连通。
进一步地，多个所述盲孔以圆周阵列式贯穿于所述柱状本体。
进一步地，所述喷液口为窄缝状。
进一步地，所述盲孔的横截面大于所述喷液口的横截面。
本发明还提供了一种电解铣削加工铣头，包括集液套、安装座、内喷液轴，所述集液套套设于所述内喷液轴，所述集液套、所述内喷液轴均通过所述安装座安装在机床主轴外套上；其中，
所述集液套具有集液腔，所述集液腔通过侧壁上的管嘴与外部电解液管路连通；
所述内喷液轴为中空结构，其内部具有电解液通道，其侧壁上具有多个与所述电解液通道连通的输液口，所述内喷液轴的一端开设有用于安装侧铣式电解铣削电极的安装口。
进一步地，所述电解铣削加工铣头还包括轴承安装座，所述轴承安装座设于所述集液套靠近所述安装口的一端且用于安装轴承以对所述内喷液轴的径向移动进行限制。
进一步地，所述电解铣削加工铣头还包括端盖，所述端盖设于所述集液套靠近所述安装口的一端且用于罩设所述轴承安装座。
进一步地，所述电解铣削加工铣头还包括第一密封圈、第二密封圈，所述第一密封圈、所述第二密封圈分别设于所述集液套的两端且均套设于所述内喷液轴的外壁。
进一步地，所述电解铣削加工铣头还包括电极连接头，所述侧铣式电解铣削电极通过所述电极连接头安装于所述安装口。
进一步地，所述电极连接头内部具有电解液通道，其与所述侧铣式电解铣削电极连接的一端设有用于均化电解液流速的电解液缓冲区。
(3)有益效果
综上，本发明采用内分腔结构的电解铣削电极，能够保证处于加工间隙区域的喷液口和非加工间隙区域的喷液口相互独立，互不影响，避免大量电解液从非加工间隙区域流失，提高加工间隙区域的电解液流量，进而提高材料去除效率。针对内喷液电解铣削加工，设计了内喷液电解铣头，安装在一般电解铣床主轴的端部即可实现内喷液功能，避免了设计和制造复杂的内喷液主轴。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种侧铣式电解铣削电极的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种侧铣式电解铣削电极的仰视图；
图3是本发明实施例提供的一种电解铣削加工铣头的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种电极连接头的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的侧铣式电解铣削电极与电解铣削加工铣头的装配结构示意图。
图中：
1-盲孔；2-第一螺纹；3-喷液口；4-电极连接头；5-电解液通道；6-电解液缓冲区；7-侧铣式电解铣削电极；8-安装口；9-第二螺纹；10-端盖；11-轴承安装座；12-第一密封圈；13-集液套；14-管嘴；15-输液口；16-集液腔；17-第二密封圈；18-安装座；19-调整垫；20-绝缘垫；21-内喷液轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是本发明实施例提供的一种侧铣式电解铣削电极的结构示意图，可以包括柱状本体以及开设于其上的盲孔1、第一螺纹2、喷液口3，多个盲孔1沿其轴向贯穿于柱状本体，第一螺纹2开设于柱状本体的外壁且用于与电极连接头4螺纹连接，多个喷液口3依次沿轴向间隔开设于柱状本体的外壁上，每个喷液口3与对应的盲孔1一一连通。
在上述实施方式中，如图1-2所示，电极形状为圆柱状，电极顶部端面具有若干盲孔1作为电解液的输液通道，盲孔1直径为D1，盲孔1数量为n。电极侧壁由于与盲孔数量等同的细长窄缝状喷液口3，喷液口3的长度为L3，宽度为B3，每个喷液口3与盲孔1相通，喷液口3的长度L3具体尺寸与切削宽度有关，应略大于切削宽度1-2mm。
在一些可选的实施例中，如图1-2所示，喷液口3为窄缝状。其中，窄缝状的喷液口能够保证喷出的电解液具有较好地连续性和均匀性，从而较好地冲刷到加工表面的各个位置。
在一些可选的实施例中，盲孔1的横截面大于喷液口3的横截面。其中，为保证沿电解液流向形成收敛的流场，电极喷液口3喷出的电解液流速分布均匀并能够充满整个喷液口3，设计电极具体尺寸时需保证单个盲孔1的面积大于单个喷液口3的面积。
图3是本发明实施例提供的一种电解铣削加工铣头的结构示意图，可以包括集液套13、安装座18、内喷液轴21，集液套13套设于内喷液轴21，集液套13、内喷液轴21均通过安装座18安装在机床主轴外套上；其中，
集液套13具有集液腔16，集液腔16通过侧壁上的管嘴14与外部电解液管路连通；内喷液轴21为中空结构，其内部具有电解液通道，其侧壁上具有多个与电解液通道连通的输液口15，内喷液轴21的一端开设有用于安装侧铣式电解铣削电极7的安装口8。
在上述实施方式中，内喷液轴21通过圆形止口定位，螺栓固定，安装在机床主轴转子上。内喷液轴21为中空结构，内部具有电解液通道，电解液通道直径为D21，同时侧壁上具有若干个与内部电解液通道连通的输液口15，输液口15长度为L15，宽度为B15，输液口数量为m；内喷液轴21底部具有圆锥形弹簧夹头安装口8和螺纹9，用于安装标准件ER弹簧夹头和ER螺母。集液套13通过安装座18，由圆形止口定位，螺栓固定，安装在机床主轴外套上。集液套13同样为中空结构，内部具有一个集液腔16，并通过集液套13侧壁上的两个管嘴14与外部电解液管路连通，管嘴数量为k，管嘴内径为D14。
管嘴14、输液口15、内喷液轴21内部电解液通道、电极连接头4内的电解液通道的尺寸也要符合收敛流场要求，即：
安装座18与机床主轴外套之间还装有一个绝缘垫20和调整垫19，绝缘垫20防止电流传到机床主轴外套，使得机床床身带电；调整垫19的作用是在装配过程中，通过修整调整垫厚度，减少装配误差。
在一些可选的实施例中，电解铣削加工铣头还包括轴承安装座11，轴承安装座11设于集液套13靠近安装口8的一端且用于安装轴承以对内喷液轴21的径向移动进行限制。其中，限制的作用是提供精度。
在一些可选的实施例中，电解铣削加工铣头还包括端盖10，端盖10设于集液套13靠近安装口8的一端且用于罩设轴承安装座11。
具体地，同时在集液套13的一端安装端盖10对轴承进行保护；由于长期工作在电解液环境下，轴承需采用不锈钢等耐腐蚀材料。
在一些可选的实施例中，电解铣削加工铣头还包括第一密封圈12、第二密封圈17，第一密封圈12、第二密封圈17分别设于集液套13的两端且均套设于内喷液轴21的外壁。
具体地，第一密封圈12、第二密封圈17用于防止集液腔16内部的电解液流出，第一密封圈12采用O型密封圈或Y型密封圈，允许少量的泄露，不会对加工效果和设备寿命产生影响；第二密封圈17采用密封性能更好的带骨架的旋转轴唇密封圈，防止电解液泄露对机床主轴转子造成腐蚀，旋转轴唇密封圈通过弹簧卡圈固定。
在一些可选的实施例中，如图4所示，电解铣削加工铣头还包括电极连接头4，侧铣式电解铣削电极通过电极连接头4安装于安装口8。
在一些可选的实施例中，如图4所示，电极连接头4内部具有电解液通道5，其与侧铣式电解铣削电极7连接的一端设有用于均化电解液流速的电解液缓冲区6。
具体地，如图5所示，使用过程中，电解液由外部管路，通过集液套13上的管嘴14，流进集液腔内13，在集液腔13内部进行缓冲；然后通过内喷液轴上21的输液口15，冲入高速旋转的内喷液轴21内部，随后流入电极连接头4，在电极连接头4内部的电解液缓冲区6进一步进行缓冲，均化流速，之后流入内分腔结构电极的输液通道，从电极侧壁的喷液口3喷出，参与电解铣削加工的电化学反应。
如图4所示，电极侧壁上部具有第一螺纹2(细牙螺纹)，与电极连接头4通过螺纹连接，并通过标准件ER止水弹簧夹头安装在内喷液铣头上，电极连接头4也为中空结构，内部具有一个电解液通道5和一个电解液缓冲区6。电解液通道直径为D5，电解液缓冲区直径为D6。
电解液通道5的面积大于所有盲孔1的面积总和，即：
实施例
加工零件为TC4试块，采用内喷液侧铣式电解铣削加工对试块的一个侧壁进行去除加工。试块几何尺寸为30mm×30mm×100mm，电极尺寸为直径20mm，侧壁具有6个窄缝喷液口，缝宽1mm，长度21mm。
按照技术方案进行内喷液铣头和内分腔电极的安装。安装完成后零件与电源正极连接，电极与电源负极连接。选定电解铣削加工工艺参数和电源参数，极间通以一定的加工电压，电解液以一定的压力从加工间隙中高速冲刷，电极同时进给，直至加工完成。
加工参数：电解液为10％NaCl水溶液，电解液温度25℃；电解液压力为0.5MPa；加工电压：30V；电解切削宽度为20mm，电极切削深度为4mm；进给速度1.5mm/min。
加工结果：在上述参数下，加工过程稳定，材料去除量均匀，加工效率有效提高。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种侧铣式电解铣削电极，其特征在于，包括柱状本体以及开设于其上的盲孔(1)、第一螺纹(2)、喷液口(3)，多个所述盲孔(1)沿其轴向贯穿于所述柱状本体，所述第一螺纹(2)开设于所述柱状本体的外壁且用于与电极连接头(4)螺纹连接，多个所述喷液口(3)依次沿轴向间隔开设于所述柱状本体的外壁上，每个所述喷液口(3)与对应的所述盲孔(1)一一连通。
2.根据权利要求1所述的侧铣式电解铣削电极，其特征在于，多个所述盲孔(1)以圆周阵列式贯穿于所述柱状本体。
3.根据权利要求1所述的侧铣式电解铣削电极，其特征在于，所述喷液口(3)为窄缝状。
4.根据权利要求1所述的侧铣式电解铣削电极，其特征在于，所述盲孔(1)的横截面大于所述喷液口(3)的横截面。
5.一种电解铣削加工铣头，其特征在于，包括集液套(13)、安装座(18)、内喷液轴(21)，所述集液套(13)套设于所述内喷液轴(21)，所述集液套(13)、所述内喷液轴(21)均通过所述安装座(18)安装在机床主轴外套上；其中，
所述集液套(13)具有集液腔(16)，所述集液腔(16)通过侧壁上的管嘴(14)与外部电解液管路连通；
所述内喷液轴(21)为中空结构，其内部具有电解液通道，其侧壁上具有多个与所述电解液通道连通的输液口(15)，所述内喷液轴(21)的一端开设有用于安装侧铣式电解铣削电极的安装口(8)。
6.根据权利要求5所述的电解铣削加工铣头，其特征在于，还包括轴承安装座(11)，所述轴承安装座(11)设于所述集液套(13)靠近所述安装口(8)的一端且用于安装轴承以对所述内喷液轴(21)的径向移动进行限制。
7.根据权利要求6所述的电解铣削加工铣头，其特征在于，还包括端盖(10)，所述端盖(10)设于所述集液套(13)靠近所述安装口(8)的一端且用于罩设所述轴承安装座(11)。
8.根据权利要求5所述的电解铣削加工铣头，其特征在于，还包括第一密封圈(12)、第二密封圈(17)，所述第一密封圈(12)、所述第二密封圈(17)分别设于所述集液套(13)的两端且均套设于所述内喷液轴(21)的外壁。
9.根据权利要求5所述的电解铣削加工铣头，其特征在于，还包括电极连接头(4)，所述侧铣式电解铣削电极通过所述电极连接头(4)安装于所述安装口(8)。
10.根据权利要求9所述的电解铣削加工铣头，其特征在于，所述电极连接头(4)内部具有电解液通道(5)，其与所述侧铣式电解铣削电极连接的一端设有用于均化电解液流速的电解液缓冲区(6)。
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