CN209867601U - 一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极。为解决难加工金属材料内壁深环槽加工难度大、质量难以保证等问题。本实用新型采用的技术方案包括中心轴、纵向运动机构、横向胀缩机构等，工具阴极整体在主轴驱动下进行旋转运动，安装在阴极内部的微小型步进电机通过驱动丝杠螺母副实现中心轴的纵向直线运动，进而利用中心轴下端楔形面实现横向胀缩机构的扩张或紧缩，其位移量由中心轴下端楔形面上、下位移量进行控制。通过控制工具阴极的旋转速度和侧向扩张的速度及扩张量，可以实现难加工金属材料内壁环槽的电解加工向深度方向进行，且具有加工效率高、表面质量好等特点。

Description

一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极

技术领域

本实用新型电解加工技术领域，具体涉及一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极。

背景技术

随着航空、航天、兵器等工业的发展，难加工金属材料内壁深环槽孔结构的使用越来广泛，但该结构加工难度大，加工质量难以保证。通常，内壁深环槽孔结构的加工采用镗削、电火花加工、电解加工等方法，但是这几种方法都存在一定的问题：

镗削加工是一种用镗刀进行圆形轮廓内径切削的技术，该技术具有刀具结构简单，径向尺寸可调，一把刀具可以多个不同直径的孔等优点，但镗削难加工金属材料困难，且存在宏观切削应力、加工痕迹等问题，因此镗削难加工金属材料内壁结构比较困难。

电火花加工技术利用电能和热能对材料进行蚀除，加工过程中工具和工件并不直接接触因此不受材料硬度的限制，常用于难加工金属材料或具有异形孔结构的零件加工，但该技术也存在明显不足：加工效率低，工件表面会生成变质层和微裂纹，工具电极在加工中存在损耗，精确补偿比较困难且更换电极会更进一步降低加工效率。因此，电火花加工技术也不太适合表层质量要求高的零件的加工。

电解加工技术是一种基于电化学原理，利用工具阴极对金属工件进行非接触式溶解去除的加工技术，具有加工材料范围广（不受材料硬度限制）、生产效率高、加工质量好、工具阴极无损耗、不产生残余应力和变形等优点，是难加工金属材料内壁环槽的一种理想加工技术。但常规的固定式拷贝电解加工技术只能实现深度较小（通常单边深度小于1mm）的环槽的加工，所以要实现深环槽的电解加工，只能利用侧向工作面可胀开（且胀开速度可控）的工具阴极进行电解加工。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为克服镗削、电火花加工、电解加工等方法存在的问题，提供一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，其特征在于：包括中心轴、纵向运动机构和横向胀缩机构；

所述的中心轴为阶梯轴，下端的圆周外壁上设置有“T”型块，中心轴穿设于纵向运动机构和横向胀缩机构的中心；

所述纵向运动机构包括法兰盘、固定架，滚珠丝杠螺母副、两个导向杆、联轴器、直线电机、直线电机支架；所述的外壳设置于法兰盘上，所述的固定架为倒“U”型，倒“U”型的一边与法兰盘固连，所述的滚珠丝杠螺母副和两个导向杆平行固设于固定架的上下两边之间，两个导向杆设置于中心轴上端轴的两侧，直线电机支架设置于固定架的上端，直线电机设置于直线电机支架上，滚珠丝杠螺母副与直线电机设置于同一轴线上并通过联轴器连接；

所述横向胀缩机构包括基座、楔形工具阴极片、定位件和弹性件；所述的楔形工具阴极片的内侧端部设置有与中心轴下端 “T”型块相配合的带锥度的“T”型槽，外侧两端设置有突出部分；所述的基座的表面至少设置有一个楔形槽，楔形工具阴极片设置于楔形槽内并通过基座上设置的燕尾槽卡于基座上，所述的基座的中心设置开设有燕尾槽，中心轴的下端于基座的燕尾槽相配合，所述的楔形工具阴极片上还设置有矩形通孔，矩形通孔内设置有定位件和弹性件，所述的定位件与基座连接，弹性件卡设于矩形通孔和定位件之间。

所述的楔形工具阴极片端部的带锥度的“T”型槽与中心轴下端“T”型块均是带相同锥度；

所述的基座为圆形，圆形基座的中心开设有槽，所述的槽为燕尾槽，楔形工具阴极片的内侧边的形状与燕尾槽相配合。

所述的法兰盘的材料为金属材料。

所述的固定架和外壳材料均为绝缘材料。

所述的基座材料为绝缘材料。

所述的楔形工具阴极片材料为导电良好的金属材料。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1、本实用新型可以实现难加工金属材料内壁深环槽的电解加工，且不受金属材料硬度的限制，加工的槽深可达6mm-8mm（常规的固定式拷贝电解加工深度远小于该值），且加工精度良好；

2、本实用新型结构整体可以随着电解加工机床主轴进行旋转运动，装于工具阴极内部的直线电机通过丝杠螺母副驱动中心轴进行纵向直线运动，通过中心轴下端的楔形面驱动横向胀缩机构的扩张或紧缩，扩张或紧缩的位移量由中心轴下端楔形面的上、下位移量进行控制，实现了工具阴极加工面的直径随着内壁槽直径的逐渐变大而同步可控胀开，确保加工间隙保持相对恒定，以获得良好的加工质量；

3、本实用新型结构简单，操作方便，由于采用旋转式加工，故楔形槽可以采用一个或多个，易于实现内壁深槽的高质量加工。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体装配图；

图 2为本实用新型实施例的纵向运动机构图（外壳为1/2剖面）；

图 3为本实用新型实施例的横向胀缩结构图；

图4为本实用新型中心轴与楔形块装配图；

图5为本实用新型基座示意图；

图6为本实用新型楔形工具阴极片示意图；

附图标记：01-中心轴、02-纵向运动机构、03-横向胀缩机构；

021-法兰盘、022-固定架、023-滚珠丝杠螺母副、024-导向杆、025-联轴器、026-直线电机、027-直线电机支架、028-外壳；

031-基座、032-楔形工具阴极片、033-定位件、034-弹性件、034-燕尾槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，如图1所示，包括中心轴01、纵向运动机构02和横向胀缩机构03；

所述的中心轴01为阶梯轴，下端的圆周外壁上设置有“T”型块，中心轴01穿设于纵向运动机构02和横向胀缩机构03的中心，纵向运动机构02的直线距离与楔形工具阴极片032的横向距离相等，同时也等于弹性件的弹性位移量，从而保证工具阴极直径的精确变化，实现高精度加工；

所述的纵向运动机构02用于实现工具阴极中心轴01的上下直线运动，为工具阴极的横向运动提供动力；如图2所示，其结构包括法兰盘021、固定架022，滚珠丝杠螺母副023、两个导向杆024、联轴器025、直线电机026、直线电机支架027和；所述的外壳028设置于法兰盘021上并通过螺钉连接，所述的固定架022为倒“U”型，倒“U”型的一边与法兰盘021通过内六角螺钉固连，所述的滚珠丝杠螺母副023和两个导向杆024平行固设于固定架022的上下两边之间，滚珠丝杠螺母副023通过深沟球轴承固定于固定架022上，两个导向杆024设置于中心轴01上端轴的两侧并通过螺纹与固定架022连接，直线电机支架027通过螺纹设置于固定架022的上端，直线电机026通过内六角螺钉设置于直线电机支架027上，直线电机采用微型步进电机，滚珠丝杠螺母副023与直线电机023设置于同一轴线上并通过联轴器025连接；

所述的横向胀缩机构03用于实现工具阴极中楔形工具阴极片032的胀开与收缩，保证加工部位与工件之间的等间隙，使得电解加工顺利进行，避免发生短路，以获得较高的加工精度和表面质量，如图3所示，其结构包括基座031、楔形工具阴极片032、定位件033和弹性件034；所述的楔形工具阴极片032的内侧端部设置有与中心轴01下端“T”型块相配合的“T”型槽，外侧两端设置有突出部分（耳朵）；所述的基座031的表面均布设置有4个楔形槽，楔形槽内分别设置有楔形工具阴极片032，并通过燕尾槽035装配于基座031上，楔形槽用于对楔形工具阴极片032的定位及导向，所述的楔形工具阴极片032上还设置有矩形通孔，矩形通孔内设置有定位件033和弹性件034，所述的定位件033与基座031通过螺纹连接，弹性件034卡设于矩形通孔和定位件033之间，弹性件034为弹簧等带有一定弹性的材料。

上述法兰盘021的材料为金属材料，保证通电良好，实现电解加工。

上述固定架022和外壳028材料均为绝缘材料，可以采用环氧玻纤板等，保证阴极工作端与电机主轴之间的绝缘，从而保证设备的安全使用以及人身安全。

上述楔形工具阴极片032的侧边加工成与燕尾槽配合使用的形状，完成动力的传输，保证其精确稳定。

如图4所示，中心轴01下端的“T”型块嵌入式固定于楔形工具阴极片032的“T”型槽上，实现进给中心轴01的简易加工，降低加工成本，楔形工具阴极片032端部的“T”型槽与中心轴01下端“T”型块均是带相同锥度，保证中心轴01向下进给的距离等同于楔形工具阴极片胀开的位移量。

楔形工具阴极片032端部的带锥度的“T”型槽与中心轴01下端“T”型块均是带相同锥度，锥度上小下大；

如图5所示，基座031为圆形，中心开设有燕尾槽035，在做机械的相对运动时，燕尾槽可以提高运动精度以及稳定性，中心轴01的下端于基座031的燕尾槽相配合。

如图6所示，楔形工具阴极片032的侧边加工成与燕尾槽035配合使用的形状，完成动力的传输，保证其精确稳定。

上述基座031材料为绝缘材料，保证加工的准确性。

上述楔形工具阴极片032材料为导电良好的金属材料，比如黄铜等，提高加工的稳定性。

本实用新型对工具阴极加工部位的供电通过固定在电解加工设备上的碳刷进行。

所述的纵向运动机构02的直线距离与楔形工具阴极片032的横向距离相等，同时也等于弹性件的弹性位移量。

本实用新型的工作过程：

通过外壳028的上端螺纹与电解加工设备连接，使得整体工具阴极随着电解加工设备的主轴旋转而旋转，在工具阴极的内部，装配在直线电机支架027上的直线电机026带动滚珠丝杠螺母副023旋转，滚珠丝杠螺母副与主轴支架021通过L形板029连接，连接方式为螺纹连接，从而可以将其旋转运动转化为中心轴01的直线运动，导向杆024对中心轴起导向作用，中心轴01的下、上直线运动可以驱动横向胀缩机构03的扩张、紧缩，其位移量由中心轴01下端楔形块的下、上位移量进行控制，实现了工具阴极加工面的直径随着内壁槽直径的逐渐变大而同步可控胀开，确保加工间隙保持相对恒定，以获得良好的加工质量。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，其特征在于：包括中心轴（01）、纵向运动机构（02）和横向胀缩机构（03）；

所述的中心轴（01）为阶梯轴，下端的圆周外壁上设置有“T”型块，中心轴（01）穿设于纵向运动机构（02）和横向胀缩机构（03）的中心；

所述纵向运动机构（02）包括法兰盘（021）、固定架（022），滚珠丝杠螺母副（023）、两个导向杆（024）、联轴器（025）、直线电机（026）、直线电机支架（027）和外壳（028）；

所述的外壳（028）设置于法兰盘（021）上，所述的固定架（022）为倒“U”型，倒“U”型的一边与法兰盘（021）固连，所述的滚珠丝杠螺母副（023）和两个导向杆（024）平行固设于固定架（022）的上下两边之间，两个导向杆（024）设置于中心轴（01）上端轴的两侧，直线电机支架（027）设置于固定架（022）的上端，直线电机（026）设置于直线电机支架（027）上，滚珠丝杠螺母副（023）与直线电机（026）设置于同一轴线上并通过联轴器（025）连接；

所述横向胀缩机构（03）包括基座（031）、楔形工具阴极片（032）、定位件（033）和弹性件（034）；所述的楔形工具阴极片（032）的内侧端部设置有与中心轴（01）下端“T”型块相配合的带锥度的“T”型槽，外侧两端设置有突出部分；所述的基座（031）的表面至少设置有一个楔形槽，楔形工具阴极片（032）设置于楔形槽内并通过基座（031）上设置的燕尾槽卡于基座（031）上，所述的基座（031）的中心设置开设有燕尾槽，中心轴（01）的下端于基座（031）的燕尾槽相配合，所述的楔形工具阴极片（032）上还设置有矩形通孔，矩形通孔内设置有定位件（033）和弹性件（034），所述的定位件（033）与基座（031）连接，弹性件（034）卡设于矩形通孔和定位件（033）之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，其特征在于：所述的楔形工具阴极片（032）端部的带锥度的“T”型槽与中心轴（01）下端“T”型块均是带相同锥度。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，其特征在于：所述的基座（031）为圆形，圆形基座的中心开设有槽，所述的槽为燕尾槽，楔形工具阴极片（032）的内侧边的形状与燕尾槽相配合。

4.根据权利要求3所述的一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，其特征在于：所述的法兰盘（021）的材料为金属材料。

5.根据权利要求4所述的一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，其特征在于：所述的固定架（022）和外壳（028）材料均为绝缘材料。

6.根据权利要求5所述的一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，其特征在于：所述的基座（031）材料为绝缘材料。

7.根据权利要求6所述的一种用于难加工金属材料内环槽的电解加工阴极，其特征在于：所述的楔形工具阴极片（032）材料为导电的金属材料。