CN1895829A

CN1895829A - 群孔电解加工方法及装置

Info

Publication number: CN1895829A
Application number: CN 200610085360
Authority: CN
Inventors: 朱荻; 曲宁松
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: CN100411794C

Abstract

本发明涉及一种群孔电解加工方法及装置，属电解加工领域。该方法包括以下步骤：(1)制作一对带有贯穿群孔、表面附有屏蔽膜的工具阴极；(2)使工具阴极相向放置，工件阳极垂直处于它们之间，通过工具阴极相向进给夹紧工件阳极；(3)通过工具阴极的贯穿群孔向工件阳极两侧均匀喷射电解液；(4)通电，对工件两侧同时电解加工。本发明装置的特征在于：工具阴极具有上述结构，以及阴极主轴内部空心作为电解液通道。本发明的方法及装置，具有生产效率高，制造成本低的特点。

Description

群孔电解加工方法及装置

技术领域

本发明的群孔电解加工方法及装置，属电解加工技术领域。

背景技术

电解加工是一种特种加工技术，它是利用电化学阳极溶解原理去除材料的加工方法。其具有加工速度快，表面质量好，工具无损耗，不受材料强度、韧性、硬度等限制以及无宏观切削力等突出优点，在航空航天、兵器、汽车、模具等行业中得到了广泛的应用。

过滤网、冷气导管等群孔结构广泛应用于汽车、航空航天等领域，其制造方法通常采用电火花加工或照相电解加工。由于群孔结构通常有数百个微小孔，用电火花加工如果采用单电极形式，则加工时间太长，制造成本也太高。所以一般采用群电极同时加工的方式，但是群电极的制造是非常困难的。而且电火花加工存在电极损耗，所以需要多个群电极，这给制造增添加了许多麻烦。照相电解首先在待加工工件表面涂覆一层光刻胶，通过光绘在光刻胶表面形成群孔结构，经显影后在工件表面形成了镂空群孔图案，将裸露的工件部分用电解加工完全去除，最后去除光刻胶就可以获得具有群孔结构的工件。加工同一批工件的每一件都需要重复上述步骤。可见，这两种群孔制造方法均存在加工工艺繁琐、制造成本过高等问题，因此，有必要研究出新的高效率、低成本的群孔制造解决方案。

发明内容

本发明的目的在于解决目前群孔加工普遍存在的效率不高、制造成本过高的缺陷，提供一种高生产效率、低制造成本的群孔电解加工方法及装置。

一种群孔电解加工方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、制作一对带有贯穿群孔结构、表面附有屏蔽膜的工具阴极；(2)、电解加工时，将制作好的一对工具阴极相向放置，使工件阳极垂直处于他们之间，通过使工具阴极相向进给夹紧工件阳极；(3)、电解加工中，通过工具阴极的贯穿群孔向工件阳极两侧均匀喷射电解液；(4)、工件阳极与工具阴极之间通电，对工件两侧同时电解加工。

一种群孔电解加工装置，由三头电解加工机床本体，电解液循环系统，电解液温控系统组成，其中所述三头电解加工机床本体包括：电源，电解加工夹具，一对工具阴极，一个工件阳极，所述的电解加工夹具有两条相对设置的阴极主轴通道和一个垂直并处于他们中间的阳极主轴通道，所叙述工具阴极通过阴极夹具与阴极主轴相连，阴极主轴与阴极进给装置相连，所述工件阳极通过阳极夹具与阳极主轴相连，阳极主轴与阳极进给装置相连，其特征在于：

(1)、所述的工具阴极带有贯穿群孔结构、与工件阳极相对的表面附有屏蔽膜；(2)、所述的阴极主轴具有中空通道，且中空通道一端设有电解液流入口，另一端通过阴极夹具的T形腔与阴极群孔连通，且所述电解液流入口在电解加工夹具外面；(3)、所述的阴极夹具有一个电解液流出口与所述电解加工夹具的电解液流出通道相通。

由于本加工方式是工具阴极与阳极紧密贴合(中间起屏蔽和绝缘作用的屏蔽膜属于工具阴极的一部分)，这与传统的电解加工方式有很大的不同。在传统的电解加工中，工具阴极与工件阳极之间留有一个电解液流动通道。而本发明采用工具阴极上的贯穿群孔结构做为电解液流动通道，即做为进液通道，也做为出液通道。电解液在泵的作用下进入阴极主轴的中空通道，通过阴极夹具内部空腔到达工具阴极与工件阳极这一区域，这时的群孔结构既是溶液的流入通道，也是溶液的流出通道，电解液再通过阴极夹具的流道进入流出通道，通过法兰回到电解液槽。此时工具阴极贯穿群孔的内璧与工件阳极之间的电场对工件阳极材料去除起最主要作用。

采用了群孔电解加工方法，只在工具表面进行涂覆光刻胶、光刻、显影、刻蚀等步骤，形成工具阴极，或者是通过其它技术形成具有贯穿孔结构，表面带有屏蔽膜的工具阴极。而阳极不需要任何诸如此类的步骤，当工具阴极将其夹紧后就可以电解加工了，加工结束后工件也省去了除胶这一工艺步骤。最重要的是，只要是加工同一种零件，就不用更换工具阴极，这意味着可以方便地进行批量生产。可实现群孔的一次电解加工成形，提高了加工效率，降低了加工成本。

附图说明

图1是群孔电解加工机床整体结构示意图。

图2是群孔电解加工区示意图。

图3是群孔电解加工过程示意图。

图4是工具阴极制作过程示意图。其中，图4(a)是金属基板涂覆屏蔽膜并进行光刻示意图；图4(b)是显影后带屏蔽膜金属基板示意图；图4(c)是刻蚀完成后获得的工具阴极示意图。

图1中标号名称：1、机床平台，2、阳极主轴，3、阳极进给装置，4、工件阳极夹具，5、电解加工夹具，6、阴极进给装置，7、阴极主轴，8、工具阴极夹具，9、球阀，10、电解液槽，11、加热器，12、热电偶，13、温控仪，14、过滤器，15、止回阀，16、泵，17、止回阀，18、截止阀，19、球阀，20、精过滤器。

图2中标号名称：21、电解液流入通道，22、支撑座，23、工具阴极，24、电解液流出通道，25、电解液出口法兰，26、工件阳极，

图3中标号名称：27、屏蔽膜，

图4中标号名称：28、基板，29、曝光光源。

具体实施方式

如图1所示，群孔电解加工机床包括了机床平台1、阳极主轴2、阳极进给装置3，阳极夹具4、电解加工夹具5、阴极进给装置6、阴极主轴7、工具阴极8等，它们组成了机床本体。另外，由两个球阀9、19、装满电解液的液槽10、两级过滤器14、20、两个止回阀15、17、泵16、截止阀18以及管道组成了机床的电解液循环系统，供给加工用的电解液及排出电解产物。加热器由热电偶11和温控仪12控制，对电解液槽10中的电解液进行加热。机床为一种三头柔性进给电解加工机床。

结合图2和图3所示，群孔电解加工夹具5的主体为绝缘材料，如环氧树脂、玻璃钢等。夹具主体上带有三个在一个平面内的主轴通道，其中两个相向同轴放置的阴极通道和一个与他们垂直的阳极通道。阴极通道和阳极通道内分别安置阴极主轴7和阳极主轴2。阴极主轴7一端连接阴极进给装置6，另一端通过阴极夹具8连接工具阴极25。所述的阴极主轴7具有中空通道，即电解液流入通道21，且电解液流入通道21一端设有电解液流入口，另一端通过阴极夹具8与阴极群孔连通。所述阴极夹具8内部空腔呈T字形。一条电解液流出通道24位于夹具5的中部，其与电解液出口法兰25相通。

图4所示的是工具阴极制造过程示意图，在基板28上涂覆屏蔽膜27，经过光刻、显影后形成了图4(b)所示的图形，对基板裸露部分进行刻蚀，可以采用物理刻蚀，也可以采用化学刻蚀或电化学刻蚀，将基板刻穿，形成图4(c)所示图形。将这时的屏蔽膜27与基板28一体结构称之为工具阴极23。这里要指出的是：这仅是一种获得工具阴极23的技术，也可以采用其它技术(如钻削)获得具有贯穿群孔结构，表面带有屏蔽膜的工具阴极23。

下面结合图1、图2、图3和图4说明本发明的方法，实施过程依次经过以下几个步骤：

1，参考图4(a)，将屏蔽膜27涂覆在基板28，并光刻，使屏蔽膜上出现群孔结构；

2.参考图4(b)，显影后，有部分基板裸露在外部；

3.参考图4(c)，对基板28的裸露部分进行刻蚀，刻穿后的基板28与屏蔽膜27一体结构称为工具阴极23，作为群孔电解加工的工具阴极；

4.参考图1及图2，由绝缘材料(如环氧树脂、玻璃钢等)制成的电解加工夹具5安放在叶片电解加工机床的工作箱中。夹具5有三个主轴通道，分别供阳极主轴2和两个阴极主轴7进给所用；将用阳极夹具4将阳极工件毛坯26夹紧，通过进给机构将阳极工件毛坯送至合适位置，将工具阴极装入阴极夹具，通过阴极进给机构6使两个阴极23同时或先后相向运动，直至夹紧工件毛坯26。先接通电解液，再接通电源，开始电解加工，当阳极毛坯26被加工成通孔之后，电解加工结束。

5.参考图1及图2，通过阴极进给机构阴极松开阳极，取出工件，再安装另一个工件毛坯26，用两个工具阴极23夹紧后再进行电解加工。这样，可实现群孔结构工件的批量高效、低成本制造。

6.参考图1，电解液循环过滤装置，并由温控加热装置保持温度恒定；电解加工时，泵16将电解液输送至电解加工夹具5，沿着夹具5两侧的电解液流入通道21流向阴极和阳极，从电解液流出通道24流出，经出口法兰25流回电解液槽10。

Claims

1、一种群孔电解加工方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、制作一对带有贯穿群孔结构、表面附有屏蔽膜的工具阴极(23)；

(2)、电解加工时，将制作好的一对工具阴极(23)相向放置，使工件阳极(26)垂直处于他们之间，通过使工具阴极(23)相向进给夹紧工件阳极(26)；

(3)、电解加工中，通过工具阴极(23)的贯穿群孔向工件阳极(26)两侧均匀喷射电解液；

(4)、工件阳极(26)与工具阴极(23)之间通电，对工件两侧同时电解加工。

2、一种群孔电解加工装置，由三头电解加工机床本体，电解液循环系统，电解液温控系统组成，其中所述三头电解加工机床本体包括：电源，电解加工夹具(5)，一对工具阴极(23)，一个工件阳极(26)，所述的电解加工夹具(5)有两条相对设置的阴极主轴通道和一个垂直并处于他们中间的阳极主轴通道，所叙述工具阴极(23)通过阴极夹具(8)与阴极主轴(7)相连，阴极主轴(7)与阴极进给装置(6)相连，所述工件阳极(26)通过阳极夹具(4)与阳极主轴(2)相连，阳极主轴(2)与阳极进给装置(3)相连，其特征在于：

(1)、所述的工具阴极(23)带有贯穿群孔结构、与工件阳极(26)相对的表面附有光刻胶；

(2)、所述的阴极主轴(7)具有中空通道(21)，且中空通道一端设有电解液流入口，另一端通过阴极夹具(8)的T形腔与阴极群孔连通，且所述电解液流入口在电解加工夹具(5)外面；

(3)、所述的阴极夹具(8)有一个电解液流出口与所述电解加工夹具(5)的电解液流出通道相通。