[发明专利]冲液抽液间隔排布电解加工大直径孔的工具及方法

说明书

本发明涉及一种冲液抽液间隔排布电解加工大直径孔的工具及方法，属于电解加工技术领域。该装置由供液系统，阴极部件和排液系统成。本发明公布的间隔式小间距供液排液循环系统包括抽吸泵、抽液管、环形进液管、进液群管、出液群管，有效解决了加工深孔时积液及产物排出困难的问题；加工时环形流道快速供液提高了供液均匀性；阴极冲液和抽液孔设置于环形凹槽中，可将电解液限制于加工区域，提高了加工的定域性；柔性密封套可以封住加工区电解液，提高加工区域电解液的稳定性；另外，抽液管中多孔金属过滤模块，可过滤掉未被电解加工去除的大颗粒；本发明可实现难加工材料曲面上大直径孔的电解加工。

技术领域

本发明涉及一种冲液抽液间隔排布电解加工大直径孔的工具及方法,属于电解加工技术领域。

背景技术

电解加工是对作为阳极的金属工件在电解液中进行溶解而去除材料、实现工件加工成形的工艺过程。加工过程中，工件接电源正极，工具接电源负极，二者之间存在加工间隙，用于电解液流动、电化学反应以及排除电解产物。在特定工艺条件下，随着工具阴极的进给，并始终保持很小的加工间隙，工件阳极表面可按照工具阴极形状被高速溶解，直至达到符合要求的加工形状和尺寸为止。电解加工具有加工范围广、加工效率高、加工表面质量好、工具无损耗、不存在切削力等优点，适合加工类似于钛合金这样的难加工导电金属材料。

内喷式供液电解加工是将工具阴极与电解液系统连接起来，电解液通过阴极内孔或窄槽直接喷射到加工区域，既作为连接阳极和阴极构成导电回路的媒介，同时及时带走加工间隙内的电解产物、氢气和焦耳热，但加工深度较大时，容易易造成积液情况，不利于加工间隙内电解产物的及时排出和加工间隙内电解液的更新，这会极大地降低电解液电导率，严重影响材料去除效率。同时，也使得工件表面加工电流密度分布不均，降低零件成形精度。

为解决较大深度电解加工时积液情况，及时输运加工产物，需要进行专门的流场设计。例如中国专利号200910183828.4的专利提出在加工侧面反流供液以及在工具电极内部利用真空发生装置吸取电解液，但该方式适用于浸液式电解加工，柔性较低。比利时鲁汶大学钱军等人设计的同轴抽吸式电解循环系统可以通过抽液快速排出加工区域的电解产物，但是该加工系统仅适合小尺寸平面加工；如果将其用于加工大直径孔，由于抽液区域废液流经加工圆孔侧壁时会导致孔内壁严重杂散腐蚀，从而导致精度降低，严重时还可能打火；另外，因为这种方式材料去除量大，其加工效率比较低。

航天产品的关键零部件结构发展呈现“整体化、轻量化、智能化”的显著特征，在武器装备领域中，大型整体结构件正得到广泛的运用。这些重要大型零件普遍采用高温合金、钛合金等难加工材料，材料去除量大。因此针对这类零件在曲面上加工大直径孔时，难度大，生产效率低，费用高。如直升机旋翼桨毂中央件形状类似花瓣，材料为钛合金，四周在斜面上均布通孔，传统加工时使用镗孔工艺刀具容易引偏，且镗刀磨损严重，对加工造成巨大困难。

发明内容

为解决上述曲面上大直径孔难以加工的问题，本发明提出了一种冲液抽液间隔排布电解加工大直径孔的工具及方法，旨在提高加工效率并降低加工成本。

一种冲液抽液间隔排布电解加工大直径孔的工具，其特征在于：该装置包括进液系统、阴极部件和排液系统三大部分组成；上述阴极部件包括工具阴极和柔性密封套；该工具阴极为薄壁管状，底部开有环形凹槽，从顶部圆环面至底部环形凹槽内开有一圈均匀的圆形通孔；上述圆形通孔分为工具阴极供液通道和工具阴极排液通道，二者间隔分布使得电解液供给后能及时均匀地抽出；上述柔性密封套套在工具阴极下端外圆表面并超出工具阴极下端，加工曲面孔时，可以紧密贴合在工件上，保护加工区电解液充足。

上述进液系统位于阴极部件上方,它包括环形进液管和进液群管；该环形进液管为中空环状管道，截面为矩形，一端开口作为电解液入口，一端封闭；上述环形进液管底端均匀分布若干出液口；进液群管一端与环形进液管底端的出液口相连,另一端与工具阴极供液通道相连；因此，电解液可以从环形进液管开口处进入，环绕一周后经底部均匀的多个出液口、进液群管、工具阴极供液通道均匀地流至加工区域。