專利名稱：陣列深孔電解加工方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的陣列深孔電解加工方法及裝置，屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景在航空、航天制造業(yè)中，頻繁應(yīng)用到眾多帶有微小孔的零件，這些小孔，如空心冷卻渦輪 葉片和發(fā)動機燃燒室壁上的氣模冷卻孔等，不僅孔徑小、深徑比大，而且要求孔表面沒有再 鑄層。這些特點給孔的加工帶來了很多困難。目前，這些小孔的加工方法目前主要包括① 激光加工可加工高硬度金屬，效率較髙，但存在表面再鑄層問題，且成本較高；②電火花 加工可加工高硬度金屬，但同樣存在表面再鑄層問題；③機械沖、鉆對于航天零f^常用 的硬質(zhì)合金，生產(chǎn)率極低，且工具報廢率髙；④電解打孔(Electrochemical drilling,簡稱 ECD)，生產(chǎn)效率高，不存在表面再鑄層問題。電解打孔是一種以金屬型管作為陰極對工件陽極進行電化學蝕除，并最終將其加工成型 孔的工藝。該工藝具有不受工件材料硬度限制，加工質(zhì)量好，且工具無損耗等特點，在航空、 兵器、模具制造等行業(yè)有重要的應(yīng)用。采用陣列金屬電極進行電解孔加工則可大幅提高生產(chǎn) 率，且保證了良好的表面質(zhì)量。因此，陣列金屬電極電解加工具有很好的應(yīng)用前景，但采用 陣列金屬電極夾具進行群孔加工有許多難點，這限制了該技術(shù)的應(yīng)用。難點主要包括1, 電極裝夾、更換困難。電解打孔中有時會造成電極打火燒傷，就需要更換電極，根 據(jù)現(xiàn)有的群電極夾具，尤其是直徑在l亳米以下的電極，往往是與夾持部分永久性固 定在一起的，單個電極損壞就需要全部更換電極裝置，延誤工時且增加了成本。2, 電極定位、對刀困難。電極全部固定在夾具上之后，無法保證所有電極形成的端面 與加工工件表面形狀一致，特別是曲面情況下尤為嚴重。因此還需要對電極陣列進 行修正，以防出現(xiàn)加工深度不一致等現(xiàn)象。如果電極是永久性的固定，則只能通過 打磨等工藝來進行修正，這樣不僅容易損壞電極和破壞電極側(cè)面的絕緣膜，也耗費 工時。3, 不同電極管之間的流量分配不均勻。使用群電極進行電解打孔時，所有電極同時加 工工件，同時在工件上形成與電極管排布相同的孔陣列。加工時電解液是由高壓泵通過管道從電解液槽輸送到一個腔體中，再由腔體分配到所有管電極的入口端。由 于每個電極管入口在腔體中的位置不同，通過每個電極管的電解液流量經(jīng)常不均。 這將會導致每個電極的加工條件出現(xiàn)差異，最終導致所加工的孔之間就會出現(xiàn)孔徑、 孔質(zhì)量和加工速度快慢等各種不利的差異，導致加工精度下降，并且容易出現(xiàn)短路 現(xiàn)象。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在改進群電極夾具用于加工陣列孔時出現(xiàn)的裝夾效率和對刀效率不高、成本過 高、靈活性低等缺陷，提供一種陣列深孔電解加工方法及裝置?？梢蕴岣哐b夾效率和2寸刀效 率，易于更換電極，且加工孔徑均勻性好。種陣列深孔電解加工方法，其特征在于包括以下步驟(a) 、利用電極夾持模塊夾持系列電極，夾持模塊安裝于模塊框架(4)上；(b) 、利用工件表面對電極進行整體修正與對刀；(c) 、利用固緊裝置調(diào)節(jié)電極夾持力。一種陣列深孔電解裝置，包括電源、陰極系統(tǒng)、工件陽極、電解液系統(tǒng)，其特征在于 所述陰極系統(tǒng)包括以下部件由若干電極夾塊(3)組成的夾持模塊、用于固定夾持模塊的模 塊框架(4)、通過夾持模塊夾持的系列電極、用于固緊電極夾塊(3)的固緊裝置。本發(fā)明使用的夾持模塊有若干電極夾塊組成。每個電極夾塊的兩條側(cè)邊上分布著半圓形 的凹槽。將這些金屬條進行排列即形成按特定要求分布的夾持孔陣列，這些夾持孔的直徑與 所夾持的電極的直徑一致。夾持模塊被固定在模塊框架上。在框架側(cè)面安裝螺母用來緊固或放松電極。金屬框架再 固定到供液部分的前端，形成密閉的腔體。在整個夾具中，夾持模塊是可拆卸并更換的，且 制作簡單，成本低廉?？梢栽O(shè)計適用于不同電極數(shù)量，不同電極直徑，不同間距排列的夾持 模塊以滿足不同的工藝要求，而不需要重新設(shè)計整體夾具，供液腔體中設(shè)有金屬網(wǎng)，電解液通過電解液入口進入電解液分配腔后，先通過金屬網(wǎng)再 分配到各個電極管內(nèi)。由于電解液從管道進入腔體時橫截面擴大，腔體中出現(xiàn)漩渦、脈動等 不穩(wěn)定因素而導致流場分布不均勻，而安裝金屬網(wǎng)則能大大降低這種不均，使各個電極管內(nèi) 的流速趨于一致。這種金屬網(wǎng)通常為幾十到幾百目，可以隨時拆卸更換，以適應(yīng)不同電解液 壓力的流量均勻化方案。將電極模塊、金屬網(wǎng)全部配置好之后，即可將夾具安裝到電解加工機床上進行群孔加工作業(yè)了。利用電極夾持模塊的松緊螺母，可以在對刀的同時，利用工件陽極對群電極的端部 進行形狀修正，既節(jié)省了時間，又提高了精度。該方法同樣適用于加工面為曲面的工fK


圖l是夾持模塊示意圖。圖2是群電極夾具結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是電極對刀過程示意圖。其中標號名稱i、群電極夾具，2、電極管，3、電極夾塊，4、模塊框架，5、調(diào)解螺母， 6、供液腔，7、腔壁，8、金屬網(wǎng)，9、電解液入口， 10、機床主軸，11、工件陽極，12、擋 圏，13、電極加工端面，14、螺紋接口。
具體實施方式
圖l中，電極夾持模塊由電極2和電極夾塊3組成。電極夾塊3的數(shù)量和尺寸視電極排 布位置而定。所使用的電極管2的長短可有些許差異，裝備時電極加工端^也不必精確齊平。圖2所示群電極結(jié)構(gòu)中，金屬網(wǎng)8固定在電解液的供液腔6中，網(wǎng)面距電極入口應(yīng)保持 一定距離。電極夾持模塊與金屬框架4為過盈配合。夾持模塊被腔壁7上的擋圈12與模塊框 架4完全固定，不能移動。而電極管2在軸向僅由電極夾塊3在側(cè)壁產(chǎn)生的摩擦力所夾持， 夾持力度由固定在模塊框架4上的調(diào)節(jié)螺母5來控制。圖3中，電極安置在電解加工機床主軸上，工件固定在下方的工作臺。(a)為電極較平前 的夾具狀態(tài)，(b)為主軸下行至指定深度時的夾具狀態(tài)，(c)為較平完成，主軸回退的狀態(tài)， 此時各電極加工端13具有很高的水平一致性。整個較平過程也是對刀過程。本發(fā) 明的具體實施步驟為1. 參考圖l,電極管2組成的電極陣列由電極夾塊3按列進行裝配，構(gòu)成電極夾持模塊。2. 參考圖2，先將金屬網(wǎng)8固定在供液腔6中。之后把裝配好的電極夾持模塊安裝到模塊 框架4中。再將模塊框架4固定到供液腔的腔壁7上。3. 參考圖3(a),將裝備好的夾具通過接口14安裝在數(shù)控電解加工機床的機床主軸10上， 調(diào)節(jié)螺母5至夾持力最小的狀態(tài)?？刂茩C床進給，當進給到電極與工件ll接觸的位置時，仍繼 續(xù)進給一定的距離(大小視電極工作端13的位置差而定)，由于夾持模塊相對機床主軸10是固 定的，故電極將在工件的作用下克服摩擦力上行，最終使得群電極的下端面，即電極加工端 13保持同時接觸工件，如圖(b)所示。此時調(diào)節(jié)螺母5將電極全部緊固，并控制機床主軸10回退一定距離，這個距離即為初始加工間隙，見圖(C)。然后設(shè)定加工速度，打開電解液f盾環(huán)系 統(tǒng)，控制主軸進給即可進行群孔電解加工作業(yè)。
權(quán)利要求
1、種陣列深孔電解加工方法，其特征在于包括以下步驟(a)、利用電極夾持模塊夾持系列電極，夾持模塊安裝于模塊框架(4)上；(b)、利用工件表面對電極進行整體修正與對刀；(c)、利用固緊裝置調(diào)節(jié)電極夾持力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的陣列深孔電解加工方法，其特征在于所述電極為電極管(2)， 它直接與電解液系統(tǒng)的供液部分相連通，以給加工區(qū)供液。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的陣列深孔電解加工方法，其特征在于針對各種加工面為曲面 的工件進行電極的 一次性快速修正與對刀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的陣列深孔電解加工方法，其特征在于所敘述電解液系統(tǒng)的供 液部分與所述模塊框架形成密閉腔體，該密閉腔體即為供液腔(6)。
5、 一種陣列深孔電解裝置，包括電源、陰極系統(tǒng)、工件陽極、電解液系統(tǒng)，其特征在 于所述陰極系統(tǒng)包括以下部件由若干電極夾塊(3)組成的夾持模塊、用于固定夾持模塊的 模塊框架(4)、通過夾持模塊夾持的系列電極、用于固緊電極夾塊(3)的固緊裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的陣列深孔電解裝置，其特征在于所述的電極夾塊(3)的兩 條側(cè)邊上分布著半圓形凹槽，相鄰電極夾塊(3)上的半圓形凹槽構(gòu)成夾持孔陣列，這些夾持 孔的直徑與所夾持的電極的直徑一致。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的陣列深孔電解裝置，其特征在于所述電極為電極管(2)， 它直接與電解液系統(tǒng)的供液部分相連通，以給加工區(qū)供液。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的陣列深孔電解裝置，其特征在于所敘述電解液系統(tǒng)的供液部 分與所述模塊框架(4)形成密閉腔體，該密閉腔體即為供液腔(6)。
全文摘要
本發(fā)明的陣列深孔電解加工方法及裝置，屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟(a)利用電極夾持模塊夾持系列電極，夾持模塊安裝于模塊框架(4)上；(b)利用工件表面對電極進行整體修正與對刀；(c)利用固緊裝置調(diào)節(jié)電極夾持力。該裝置，包括電源、陰極系統(tǒng)、工件陽極、電解液系統(tǒng)。本發(fā)明可以提高裝夾效率和對刀效率，易于更換電極，且加工孔徑均勻性好。
文檔編號B23H7/26GK101327538SQ200810022329
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者嚴德榮, 曲寧松, 荻 朱, 維 王 申請人:南京航空航天大學