[发明专利]一种钛合金细长轴的电解加工方法及加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解加工方法及加工设备，特别涉及一种钛合金细长轴的电解加工方法及加工设备。

背景技术

细长轴的加工精度主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等。细长轴的加工难度较大，在加工过程中，加工工艺系统会在钻孔力、切削力、夹紧力、传动力、重力、惯性力等外力作用下会产生不同程度的变形，使刀具与工件之间的相对位置发生变化,从而造成加工误差。此外，车削加工中，车床──夹具──刀具所构成的加工工艺系统，容易发生加工系统振动，以上这些因素都将影响细长轴的加工精度。

钛合金具有比重小、强度高及耐腐蚀等优点，因此，钛合金细长轴在航空航天工业等领域中的应用越来越广泛。但钛合金是一种难切削材料，尤其是进行细长轴的加工，更为困难。目前，常用的现代加工方法也很难满足和达到钛合金细长轴的加工要求，如激光加工会产生重熔层，不能满足其对材料的冶金要求；电火花加工效率较激光加工低，且同样存在重熔层。因此，本发明针对钛合金细长轴的加工，提出电解加工新方法。该方法不受工件材料力学、机械性能限制，无重熔层，加工质量好等特点，非常适合此类细长轴结构的加工。

不同于传统的机械加工和常用的现代加工方法，电解加工是利用电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种非接触式的特种加工方法。为了保证电极间隙内电化学反应的正常进行，需引入直流电流和电解液。电解加工具有加工效率高、加工表面质量好、工具无损耗、加工范围广的优点。

中国专利文献CN203227903U公开了细长轴电解加工机床，包括床身、Z向滑台、X向滑台、工具阴极、工控机、工作箱、工件、三爪卡盘、主轴头，其特征是X向滑台安装在Z向滑台上，Z向滑台安装在床身上；工作箱通过工作箱连接板安装在Z向滑台上，工具阴极安装在阴极支架上，阴极支架安装在X向滑台上；工件安装在三爪卡盘上，三爪卡盘安装在主轴头前端，主轴头安装在基座上，基座安装在床身上；主轴电机带动小带轮转动，小带轮通过同步带带动大带轮转动，大带轮带动主轴头转动，由主轴头通过三爪卡盘带动工件实现C向的转动；工控机控制工具阴极相对于工件做X向和Z向的运动，实现对细长轴电解加工的轨迹控制。该机床以工具阴极代替了传统加工方式中的车削刀具，以工具阴极相对于工件的X向和Z向运动以及工件自身的C向转动完成电解加工。

发明内容

本发明的目的是，提供一种钛合金细长轴的电解加工方法及加工设备，以电解加工方法替代传统的机械加工工艺完成钛合金细长轴的加工，减少甚至消除加工后钛合金细长轴的残余应力，从而避免细长轴的变形；同时，提高细长轴的尺寸精度和表面粗糙度。

本发明的技术方案是这样的，一种钛合金细长轴的电解加工方法，包括如下步骤：

1)将待加工的钛合金工件的一端固定在机床三角卡盘上，阴极夹持工具固定铜管阴极；

2)移动铜管阴极使待加工的钛合金工件穿入铜管阴极内部，保证钛合金工件与铜管阴极彼此绝缘，钛合金工件与铜管阴极的径向间隙保持一致；

3)钛合金工件与铜管阴极间通入电解液，并转动钛合金工件进行电解加工。

优选的，所述电解液由按质量百分比计，氟化氢铵粉末5％～9％，氯化铵粉末2％～5％和甲酰胺溶剂86％～93％混合制得。

优选的，所述电解加工时电解电压为18～20V，电解液压力0.2MPa，钛合金工件转速10～15转/分钟。

一种钛合金细长轴的电解加工设备，包括机床，为加工过程提供0～24V直流电的供电系统，用于控制供电系统电压、电解液压力及工件转速的控制系统，进行电解液供给的电解液系统和固定铜管阴极的阴极夹持工具，所述铜管阴极包括管体，在所述管体的一端为夹持部，所述夹持部的头端及侧壁设有电解液通入接口，所述管体的另一端设有堵头，所述堵头设有中央通孔，所述中央通孔孔径小于管体内径。

本发明的有益效果是，采用这种方法加工出的钛合金细长轴，整个零件没有内应力，这就保证了加工后的细长轴不会变形，保证了其加工所需要的精度；同时，本发明中所使用的电解液为非水基组分，这也保证了电解加工后的钛合金细长轴表面不会出现杂散点蚀的缺陷，其工件表面光亮表面粗糙度能达到所需的要求。另外，采用本发明中的所设计的阴极，为整体一次性加工，大大了提供了零件的生产效率，进一步降低了生产成本，同其他加工方式相比，具有很大的优越性。

附图说明

图1为铜管阴极结构示意图；

图2为电解加工设备加工钛合金细长轴结构示意图。

具体实施方式