[发明专利]一种零件内孔壁面微细凹坑电解加工专用工具阴极

说明书

技术领域：

本发明涉及电解加工技术领域，尤其是一种用于零件内孔壁面微细凹坑电解加工的工具阴极。

背景技术：

目前，应用表明，微细凹坑、凹槽等表面织构能够存储润滑液、容纳磨屑、减少表面吸附力、在金属零件内孔壁产生紊流结构，从而起到减小摩擦、避免表面粘附、增强换热通道的传热性能。目前，尺寸为数微米至数百微米的微小凹坑状的表面织构已成功地应用于计算机硬盘、机械动密封、滑动轴承等摩擦表面以及预热器、冷凝器、换热器等换热通道内壁紊流结构。然而，零件内孔壁面凹坑结构的加工，尤其是微尺度范围内，却是制造业的难题。

目前，金属零件内孔壁面微细凹坑结构的加工方法有以下几种：(1)自激振动加工：表面微坑超声加工装置装在车床的拖板上，被加工摩擦副零件(例如缸套)装在机床主轴上且以一定的转速旋转，微坑超声加工装置可沿轴向和横向方向进给，通过横向进给控制微坑的深度，通过超声换能器推动变幅杆给工具头施加超声振动，依靠振动冲击在缸套工作表面形成具有一定分布规律和一定尺寸参数的相互独立的微坑。该方法必须具备振型关联颤振或再生型颤振的条件，否则很难实现稳态自激振动。再者，无法采用高密度、高效率的矩阵型非切削工具头，加工效率低。(2)激光珩磨：该方法是根据实际需要，采用具有特定能量密度的激光束，有目的地在工件待加工表面上加工出均匀连续、具有特定形状、角度、深度、宽度、密度的凹腔、纹路、沟槽等。该加工方法工件热应力小、无需冷却、对环境污染小。然而，需要通过粗珩、激光造型与精珩三道工序，工艺繁琐，且激光对缸套材料有烧蚀和微观汽化作用，造成材料性能的变化。另外，激光珩磨设备昂贵、操作复杂、维修困难、微坑加工成本高。(3)电解加工：该方法是基于通电状态下金属材料发生电化学溶解原理，利用专门设计的工具电极，控制加工电压、加工时间来实现微坑结构的加工，不会出现应力和变形，加工表面质量高，克服了上述两种加工方法的缺陷。但是，电解加工所用的工具电极或掩膜结构的制作却是其核心难题。2008年9月10日提出申请的中国专利CN101259549A揭露了一种小孔径内壁面微细凹槽的电解加工工艺及装置，其先采用紫外光掩膜固化技术，在导电金属丝的外表面固化一层特定形状的绝缘层，之后由显影液将未固化部分去除形成裸露的导电层，最后利用电铸工艺在金属丝裸露部分沉积一层与绝缘层厚度相当的金属，最终得到绝缘段和导电段相间的成形工具阴极。2007年4月11日提出申请的中国专利CN1943951A揭露了一种肋化深小孔电解加工方法及专用工具阴极，其通过在金属管外表面的凹槽内涂覆环氧树脂胶制作出了成形工具阴极。该两种方法存在的共同不足是工具电极过程制作过程复杂，且绝缘胶和导电体结合不够牢固，电解过程中工具电极很容易发生胶膜脱落现象，造成电解无法进行下去，甚至工件报废，实用性不高。另外，由于被加工表面未采用屏蔽措施，电解加工过程易产生杂散腐蚀现象。2010年12月8日公告的中国专利CN101491851B揭露了一种金属零件内孔壁面紊流结构的电化学加工工艺，其通过直接在零件内孔壁面涂覆绝缘胶，将不需要加工部位屏蔽来实现零件内孔壁面微细凹坑的电解加工，但这种方法极难在深孔壁面均匀可靠地涂覆粘结力强的、高结构精度的电解加工用掩膜。上述电解加工用工具电极的制作工艺中的不足大大限制了其在工业中的推广应用。因此，开发出一种制作工艺简单、实用性强、电解加工过程杂散腐蚀小的适合于零件内孔壁面微细凹坑电解加工的专用电极具重要现实意义。 

发明内容：

本发明的目的是提供一种适于零件内孔壁面微细凹坑电解加工的专用工具阴极。

一种零件内孔壁面微细凹坑电解加工专用工具阴极，其中：包括电绝缘体、导电体、前管头、后管头，电绝缘体呈管状，电绝缘体的外壁规格与待加工的零件内孔规格相配合，电绝缘体的外壁与待加工的零件内孔壁相贴近并能自由穿入取出，电绝缘体采用弹性材料，电绝缘体上设置有用于电解液通过的镂空孔群；导电体沿轴向穿设于电绝缘体内，导电体外壁与电绝缘体内壁之间存在间隙；前管头与后管头结构相同，均包括一锥筒状外壳和一导电体固定管，锥筒状外壳与导电体固定管同轴设置，锥筒状外壳内壁与导电体固定管外壁之间由支撑辐条支撑固定，导电体两端分别配合穿设于前管头、后管头的导电体固定管内；前管头、后管头的锥筒状外壳的小头可拆卸地嵌设于电绝缘体的前、后端部内，前管头和后管头的锥筒状外壳与电绝缘体的前后端部紧密嵌合。 

所述的零件内孔壁面微细凹坑电解加工专用工具阴极，其中：电绝缘体呈圆管状。