[发明专利]管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置与方法

说明书

本发明通过在管电极表面增加磨粒，借助管电极高速旋转时磨粒产生的磨削力去除电解加工中由于部分缺液而未及时电解去除掉的阳极金属以及钛合金表面形成的钝化层，促使电解加工高效进行；加工时管电极高速旋转，其侧壁上均布若干窄缝高速喷液，促使电解加工区产物快速排出；管电极底部有径向或轴向吹气口，该吹气口可使电解液出口处保持一定的气压（背压），促使加工区域电解液流场更加稳定，有利于提高加工区域工件表面质量。所述的加工装置包括以下组件：旋转接管、进风管道、侧壁多槽管电极、工控机、电解加工机床、大功率直流电源、电解液循环系统。本发明对提高电解液流速及快速排出产物，确保一次性电解切割大厚度工件有重要意义。

技术领域

本发明的一种管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置与方法，属于电解加工领域。

背景技术

在航空航天等领域，一些关键连接部件，多使用钛合金等难加工材料，对这些材料的加工要求加工后表面无重铸层和微裂纹。此外，某些零部件截面形状比较复杂且深宽比较大，材料去除量也很大。因此，如何实现难加工材料高效率和高质量加工已经成为航空航天领域的难题。

传统切削加工刀具磨损严重，加工工艺也很复杂，通常会在加工的工件的表面产生残余应力，形成加工硬化层。而在特种加工中广泛使用的激光加工和电火花加工通常会在工件表面产生重铸层，重铸层是熔融材料在零件表面快速冷却形成的淬火铸造组织，内部常含有微裂纹。当零件再恶劣条件下长期工作时，微裂纹会扩大，最终导致整个零件的断裂。

电解喷射切割加工技术，采用管状电极作为加工工具，工具结构比较简单，可以避免常规电解加工中复杂的阴极工具设计，缩短了阴极工具设计制造的时间和成本；采用管电极窄缝喷液加工方式，在数控系统的控制下，更容易实现复杂型面的加工。

在切割深宽比较大的零件时，电解液在较小的加工间隙中流入和流出都很困难，深度越大，电解液流动沿程的压力损失越大，使得电解产物排出不畅，加工区域流场混乱，最终导致加工效率低、加工表面质量差。另外，电解切割深宽比较大的零件时，电解液流动可能比较紊乱，随着进给速度的加大，在某些加工区域可能会由于缺液而使得部分阳极金属未被电解去除，从而出现打火短路而导致加工中断。

因此，提高电解切割加工间隙内电解产物排出和电解液更新速度、保证加工区域电解液流动均匀稳定和快速去除未被电解的部分阳极金属是加工深宽比较大工件需要解决的重要问题。

发明内容

本发明旨在提高电解切割加工间隙内电解液流速，促使电解产物快速排出，提高电解切割加工速度和加工质量，提出一种管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置与方法。

一种管电极磨粒辅助多槽电解切割工具，其特征在于：包括管电极、旋转接管、进气管道；其中管电极的空腔被隔板分成上下两部分，上部空腔侧壁开有电解液窄缝，且侧壁上均布磨粒；下部空腔侧壁均布若干吹气孔；其中旋转接管的第一端与管电极下部分的末端通过轴承及密封圈连接，旋转接管的第二端通过密封圈与进气管道的第一端连接；气体由气泵提供，通过进气管道的第二端进入到管电极下部空腔，经由吹气孔吹出。

所述管电极磨粒辅助多槽电解切割工具的电解切割方法，其特征在于：电解切割时，借助管电极高速旋转时磨粒产生的磨削力去除电解加工中由于部分缺液而未及时电解去除掉的阳极金属；气体由气泵提供，通过进气管道的第二端进入到管电极下部空腔，经由吹气孔吹出，此处保持一定的气压，促使加工区域电解液流场更加稳定。

在超厚零件电解切割加工中，加工区域流体在重力作用下容易从工件窄缝底部快速流走，从而导致加工区域缺液，通过在管电极底部增加吹气装置，在窄缝底部给予一定的气压，减缓窄缝底部电解液的流失，稳定加工区域的流体，从而保证电解加工过程的稳定进行。