CN207787895U - 方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置 - Google Patents
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Abstract
一种方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，包括喷嘴、工具电极、电极夹具和用于机床主轴连接的连接装置，所述喷嘴中心处设有喷嘴空腔，所述喷嘴内还设置有电解液腔和气体腔，所述电解液腔上设置有与其连通的进液口，所述进液口通过供液管连接电解液槽，所述气体腔的上部设置有与其连通的进气口，所述进气口包括左部进气口和右部进气口，所述进气口通过供气管外接空气压缩机，所述喷嘴空腔位于所述电解液腔的上方且与电解液腔连通，所述气体腔位于所述电解液腔的下方。本实用新型提供了一种方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，可实现高效、高精度、低成本的金属表面微孔的加工制造。
Description
技术领域
本实用新型涉及微细电解加工中金属表面微织构加工技术领域，尤其是涉及一种方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置。
背景技术
微织构是表面具有微型图案的微细结构，它可以改变相互接触面的表面微观受力状态，在某种特定的情况下能起到微流体润滑、增加动压效果、储存润滑油的作用，大大减少了易摩擦表面的摩擦损耗。在摩擦副表面相互接触的过程中，光滑金属表面上的润滑油因剧烈运动而被抛出，使得表面直接碰撞挤压变得磨损严重；而带有微织构的金属表面，润滑油便于存储在凹槽中，可以减少润滑剂的流失，且能达到长久的润滑效果。因此金属表面微织构的加工技术逐渐成为国内外学术界和工业界聚焦的热点研究课题，然而微细电解加工技术在此领域备受关注。
微细电解加工是基于金属电化学溶解原理基础之上，其材料的减少形式为阳极溶解。微细电解加工中，加工间隙为微米级，反应过程中阳极(M-ne-→Mn+)溶解、阴极(2H++2e-→H2↑)析出氢气。且此类加工方法具有无“刀具”损耗、加工后工件表面无热影响区及再铸层、可加工高硬度材料等优点。因此，一些发达国家如美国、日本、西欧等国家的许多学者纷纷开展了微细电解加工技术的研究，并在一些关键技术上取得了一定进展。微细电解加工技术在微结构摩擦领域有着巨大的发展潜力，因此对如何实现金属表面微织构稳定、高效、高精度的加工已显得十分迫切。
发明内容
为了克服现有微细电解加工技术存在微织构不稳定、精度较差的缺陷，本实用新型提供了一种方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，可实现高效、高精度、低成本的金属表面微孔的加工制造。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，包括喷嘴、工具电极、电极夹具和用于机床主轴连接的连接装置，所述喷嘴中心处设有喷嘴空腔，所述喷嘴内还设置有电解液腔和气体腔，所述电解液腔上设置有与其连通的进液口，所述进液口通过供液管连接电解液槽，所述气体腔的上部设置有与其连通的进气口，所述进气口包括左部进气口和右部进气口，所述进气口通过供气管外接空气压缩机，所述喷嘴空腔位于所述电解液腔的上方且与电解液腔连通，所述气体腔位于所述电解液腔的下方；
所述电解液腔的底部设置有出液口，所述出液口与所述电解液腔连通，所述气体腔的底部设有出气口，所述出气口与所述气体腔连通，所述出气口呈矩形且每个出气口分别包围与其一一对应的出液口；
所述连接装置装配在所述喷嘴空腔内且与喷嘴固定连接，所述工具电极的上端通过电极夹具固定在所述连接装置的底部上，所述工具电极的下端自上而下依次穿过所述出液口、出气口伸出喷嘴外；
所述出液口内还设有便于工具电极安装的电极安装槽，所述出液口呈1×3设置，所述出气口也呈1×3设置；所述工具电极也设置有三个，每个工具电极的上端为矩形片，每个工具电极的下端为呈1×4排布的圆柱体，所述矩形片的上端由电极夹具夹紧固定在连接装置上，所述矩形片的下端插接在所述电极安装槽内；
工件位于所述喷嘴的下方且与电源正极连接，所述电极夹具与电源负极连接。
进一步，所述进气口、进液口呈圆形且均水平排布，所述出液口、出气口及电极安装槽呈矩形状且均竖直分布。
再进一步，所述喷嘴整体呈莲蓬状，所述电解液腔、气体腔均为碗状。
更进一步，所述出液口、出气口均与所述电极安装槽同轴布置。
本实用新型的有益效果主要表现在：
1、本实用新型采用气膜屏蔽原理针对金属表面进行加工，即在工具电极出液口外围包覆一层高压气体的方法对电解液的喷射范围进行限制，使电解液横向液束大大收缩，改善了加工定域性，提高了微细电解加工在微米级尺度范围内的加工精度；
2、本装置中气体腔和电解液腔的碗状设计，使底部气压和液压分别一致，气体和液体会被均匀分配到所对应的的出气口与出液口；
3、本装置中工具电极用矩形片作基体，起到引流、均衡电场的作用，改善了流经每个单电极的气液的流动状态。同时阵列电极加工充当了单电极顺序加工的角色，避免了单电极顺序微织构加工误差，有助于提高加工性能和加工效率。
附图说明
图1是本实用新型的总装配图。
图2是喷嘴内部结构示意图。
图3是喷嘴与连接装置的截面示意图。
图4是工具电极的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1～图4，一种方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，包括喷嘴1、工具电极4、电极夹具3和用于机床主轴连接的连接装置2，所述喷嘴1中心处设有喷嘴空腔7，所述喷嘴1内还设置有电解液腔6和气体腔11，所述电解液腔6上设置有与其连通的进液口8，所述进液口8通过供液管连接电解液槽，所述气体腔11的上部设置有与其连通的进气口，所述进气口包括左部进气口10和右部进气口2，所述进气口通过供气管外接空气压缩机，所述喷嘴空腔7位于所述电解液腔6的上方且与电解液腔6连通，所述气体腔11位于所述电解液腔6的下方；
所述电解液腔6的底部设置有出液口13，所述出液口13与所述电解液腔6连通，所述气体腔11的底部设有出气口12，所述出气口12与所述气体腔11连通，所述出气口12呈矩形且每个出气口12分别包围与其一一对应的出液口13；
所述连接装置2装配在所述喷嘴空腔7内且与喷嘴1固定连接，所述工具电极4的上端通过电极夹具3固定在所述连接装置2的底部上，所述工具电极4的下端自上而下依次穿过所述出液口13、出气口12伸出喷嘴1外；
所述出液口13内还设有便于工具电极安装的电极安装槽9，所述出液口13呈1×3设置，所述出气口12也呈1×3设置；所述工具电极4也设置有三个，每个工具电极4的上端为矩形片，每个工具电极4的下端为呈1×4排布的圆柱体，所述矩形片的上端由电极夹具3夹紧固定在连接装置2上，所述矩形片的下端插接在所述电极安装槽9内；
工件位于所述喷嘴1的下方且与电源正极连接，所述电极夹具3与电源负极连接。
进一步，所述进气口、进液口8呈圆形且均水平排布，所述出液口13、出气口12及电极安装槽9呈矩形状且均竖直分布。
再进一步，所述喷嘴1整体呈莲蓬状，所述电解液腔6、气体腔11均为碗状。
更进一步，所述出液口13、出气口12均与所述电极安装槽9同轴布置。
如图2、图3所示，所述连接装置2整体呈圆形，中间设有主轴连接口14，所述连接装置2通过螺钉与所述喷嘴1固定连接，所述单工具电极4上端是矩形片，下端呈1×4排布的圆柱体，所述工具电极4由所述电极夹具3夹紧，所述工具电极4的矩形片通过电极安装槽9与喷嘴1配合，工具电极的下端伸出于所述喷嘴外；加工工程中整个装置的工具电极呈3×4分布。每个出液口13的长宽小于出气口12的长宽，出液口13被包覆在出气口12内。
所述工具电极4为钨片用电火花切割加工制成的1×4长方体，并通过用质量分数为5％～10％的NaOH溶液腐蚀成圆柱状的1×4阵列电极，且圆柱状电极直径为十几至几十微米。
所述连接装置2安装在机床主轴上，通过机床主轴的进给运动调整工具电极4与工件之间的加工间隙。通过控制机床的径向、轴向移动控制工具电极的移动，可以加工出需要的群孔等加工形貌。
本实用新型采用的微细电解方法如下：通过电极夹具3连接电源负极，电极夹具3夹持着3×4阵列状分布的工具电极4，工件连接电源正极，电解液通过进液口8经电解液腔6分配到工具电极4上每个单电极的出液孔13，参与单电极与工件之间的化学反应；再使高压气体通过两个进气口到气体腔11经出气孔12喷射到工件上，对电解液的横向喷射范围进行控制，控制电解液聚焦于工具电极4上每个单电极正对工件的区域内，致使该区域电流密度高、材料去除快，进而实现群孔的快速加工；同时机床主轴带动喷嘴1及工具电极4向工件方向供给，保持工件和工具电极之间有一定的加工间隙，持续该过程直至方阵群孔加工完毕，获得需要的加工形貌。
Claims (4)
1.一种方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，包括喷嘴、工具电极、电极夹具和用于机床主轴连接的连接装置，其特征在于：所述喷嘴中心处设有喷嘴空腔，所述喷嘴内还设置有电解液腔和气体腔，所述电解液腔上设置有与其连通的进液口，所述进液口通过供液管连接电解液槽，所述气体腔的上部设置有与其连通的进气口，所述进气口包括左部进气口和右部进气口，所述进气口通过供气管外接空气压缩机，所述喷嘴空腔位于所述电解液腔的上方且与电解液腔连通，所述气体腔位于所述电解液腔的下方；
所述电解液腔的底部设置有出液口，所述出液口与所述电解液腔连通，所述气体腔的底部设有出气口，所述出气口与所述气体腔连通，所述出气口呈矩形且每个出气口分别包围与其一一对应的出液口；
所述连接装置装配在所述喷嘴空腔内且与喷嘴固定连接，所述工具电极的上端通过电极夹具固定在所述连接装置的底部上，所述工具电极的下端自上而下依次穿过所述出液口、出气口伸出喷嘴外；
所述出液口内还设有便于工具电极安装的电极安装槽，所述出液口呈1×3设置，所述出气口也呈1×3设置；所述工具电极也设置有三个，每个工具电极的上端为矩形片，每个工具电极的下端为呈1×4排布的圆柱体，所述矩形片的上端由电极夹具夹紧固定在连接装置上，所述矩形片的下端插接在所述电极安装槽内；
工件位于所述喷嘴的下方且与电源正极连接，所述电极夹具与电源负极连接。
2.如权利要求1所述的方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，其特征在于：所述进气口、进液口呈圆形且均水平排布，所述出液口、出气口及电极安装槽呈矩形状且均竖直分布。
3.如权利要求1或2所述的方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，其特征在于：所述喷嘴整体呈莲蓬状，所述电解液腔、气体腔均为碗状。
4.如权利要求1或2所述的方阵电极气膜屏蔽表面微织构微细电解加工装置，其特征在于：所述出液口、出气口均与所述电极安装槽同轴布置。
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