專利名稱：一種電化學加工窄槽的ecm裝置及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及窄槽加工裝置及方法，尤其是對較難加工的材料進行精度較高的電化學加工窄槽的ECM裝置及加工方法。
背景技術(shù)：
ECM為電化學加工，自20世紀50年代問世以來，經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，現(xiàn)成為機械制造的一個重要分支。電解加工在我國最早運用在軍事工業(yè)上，隨著高新技術(shù)的發(fā)展以及新型軍工產(chǎn)品的研制，新型難加工材料、高精度、高表面質(zhì)量、復雜形狀薄壁整體結(jié)構(gòu)的零件日益增多，為電解加工開拓了更廣闊的應用前景。窄槽的加工工藝在我國已經(jīng)發(fā)展成熟，窄槽零件廣泛應用于軍工產(chǎn)業(yè)、美容美發(fā)、生物化學等行業(yè)。隨著時代的發(fā)展科技的進步，市場對窄槽的要求也越來越高，根據(jù)產(chǎn)品需 要，零件在保證結(jié)構(gòu)、強度的前提下，盡可能地減小槽的寬度，或是保證窄槽的精度要求。我國目前大多采用銑削、磨削、沖壓、電解等工藝加工窄槽，從加工成本、生產(chǎn)效率、加工精度、加工范圍等方面比較，各種加工方法均有各自的優(yōu)缺點，銑削、磨削、沖壓等傳統(tǒng)的加工方式由于受到刀具寬度、零件材料等方面的限制，加工窄槽的極限值較大，且刀具厚度的精度較難控制；此外，還會在零件表面殘留毛刺或翻邊，加工后的殘留內(nèi)應力會導致零件變形、影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述的缺陷，提供一種電化學加工窄槽的ECM裝置及加工方法，減少了加工時對工具電極的損傷，延長了工具電極的使用壽命，加工出的窄槽光滑度好。為此，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案，一種電化學加工窄槽的ECM裝置，包括電源設備和基座，基座上設置機架，其特征在于所述的基座上設置用于盛放待加工零件的固定座，所述的機架上設置一升降滑動座，所述的升降滑動座位于固定座的上方，所述的升降滑動座內(nèi)設置振動機構(gòu)，所述升降滑動座的底部設置電極夾具和工具電極。電化學放電加工在金屬表面易形成鈍化膜妨礙加工，若無法快速去除，會導致工具電極燒傷。振動機構(gòu)可以讓工具電極間歇性地工作，同時讓水壓呈現(xiàn)周期性的變化，更有效地去除鈍化膜，保護工具電極。所述的工具電極除底面外，其余表面覆有絕緣涂層。根據(jù)加工窄槽的形狀、大小可以采用不同的電極加工，電極的形狀和尺寸精度直接影響零件的尺寸和外形，加工時間的長短同樣會影響槽寬尺寸，在精確控制時間比較困難的情況下，可以將電極表面涂層，僅留底部為工作面。所述涂層的厚度為2um-0. 10mm。涂層能保證工具電極在加工窄槽時，避免工具電極側(cè)面由于加工時間長短對槽口尺寸精度的影響。所述的電源設備采用高頻窄脈電流，具有較好的加工效果。利用上述ECM裝置進行電化學加工窄槽的加工方法如下
a、根據(jù)待加工零件的材料選取合適的電解液及濃度，根據(jù)待加工零件的尺寸精度對ECM裝置的流場、加工間隙這類參數(shù)做模擬分析，確定加工液壓力、電流；根據(jù)所選電解液的電流效率、零件材料的體積電化當量以及電流密度確定機床的進給速度。b、根據(jù)模擬出的ECM裝置參數(shù)，確定工具電極的尺寸、涂層面以及涂層厚度，加工制作工具電極，根據(jù)所需流場配置水套。C、調(diào)試ECM機床，調(diào)制溶解電解液，保證電解液濃度、PH值達到預期范圍；檢測感應滯后等影響，保證振動機構(gòu)與高頻窄脈電源放電頻率一致；設置進給速度、電源電壓、水流壓力、振動頻率的參數(shù)。d、最后，將工件用專用夾具裝夾、對刀，配合水套開始試加工，并根據(jù)實際測量結(jié)果優(yōu)化參數(shù)，經(jīng)多次調(diào)整、優(yōu)化參數(shù)后最終確保窄槽尺寸精度。本發(fā)明具有以下有益效果，I.在升降滑動座上設有振動機構(gòu)，該振動機構(gòu)能有效配合工具電極進行工作，快速去除在電化學放電加工過程中形成在金屬表面上鈍化膜；振動機構(gòu)可以讓工具電極間歇性地工作，同時讓水壓呈現(xiàn)周期性的變化，更有效地去除鈍化膜，以保護工具電極，延長使用壽命。2.本發(fā)明采用高頻窄脈電源，以及配合在工具電極的表面涂覆涂層的方法使電極工具在對加工難度大的材料(例如金屬基復合材料)進行加工時，可有效確保零件內(nèi)部無殘余內(nèi)應力，以便獲得更窄的槽距，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。3.工具電極可以被設計成各種外形，以滿足生產(chǎn)的加工和制造過程中不同形狀的
加工需要。


圖I為發(fā)明ECM裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是采用傳統(tǒng)加工方式加工薄壁窄槽的電鏡圖。 圖3是采用本發(fā)明實施例中的薄壁窄槽的電鏡圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。如圖I所示的ECM裝置，基座上連接機架，基座上安裝用于盛放待加工零件的固定座，機架上安裝一升降滑動座，升降滑動座位于固定座的上方，升降滑動座內(nèi)設置振動機構(gòu)，升降滑動座的底部安裝電極夾具和工具電極。工具電極除底面外，其余表面覆有絕緣涂層，涂層的厚度為2um-0. 10_，還包括為整個ECM裝置提供電源的電源設備，其采用高頻窄脈電流。本發(fā)明利用ECM機加工窄槽的操作步驟如下I、首先，根據(jù)待加工零件的材料選取合適的電解液及濃度；根據(jù)待加工零件的尺寸精度對ECM機的流場、加工間隙等參數(shù)做模擬分析，確定加工液壓力、電流；根據(jù)所選電解液的電流效率、零件材料的體積電化當量以及電流密度確定機床的進給速度。2、根據(jù)模擬出的參數(shù)，確定工具電極的尺寸、涂層面、涂層厚度(一般為2um-0. 10mm)，涂層的目的是保證工具電極在加工窄槽時，避免工具側(cè)面由于加工時間長短對槽口尺寸精度的影響。加工制作工具電極，根據(jù)所需流場(包括壓力、流向等)設計制作專用水套。3、調(diào)試ECM機床，調(diào)制溶解電解液，保證電解液濃度、PH值達到預期范圍；檢測感應滯后等影響，保證振動機構(gòu)與高頻窄脈電源放電頻率一致；設置進給速度、電源電壓、水流壓力、振動頻率等參數(shù)。4、最后，將工件用專用夾具裝夾、對刀，配合水套開始試加工，并根據(jù)實際測量結(jié)果優(yōu)化參數(shù)，通過反復調(diào)整、優(yōu)化參數(shù)最終確保窄槽尺寸精度。請參閱圖2 (放大倍數(shù)100)，為采用傳統(tǒng)工藝加工窄槽，可以清楚的看出在槽口底部有光亮的地方為翻邊，同時槽口兩邊十分粗糙，當薄壁材料較軟時更會使得零件產(chǎn)生變形。請參閱圖3 (放大倍數(shù)100)，為根據(jù)本發(fā)明的使用高頻窄脈振動ECM加工出來的
薄壁產(chǎn)品，其形狀多樣，不限材料工藝性，槽口兩側(cè)沒有毛刺。實驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明的高頻窄脈振動ECM裝置進行電解加工窄槽，相對于傳統(tǒng)加工工藝，有以下優(yōu)點I、電解加工原理是金屬陽極溶于電解液，屬于電化學腐蝕，故在加工時沒有殘留應，不會導致零件變形；2、在正常工作環(huán)境下，陰極不會損壞，故窄槽的一致性很好；3、電解加工所需陰極的尺寸、形狀可以精確控制，故零件的槽寬加工范圍更廣，可以加工不同形狀的窄槽；4、由于陰極與零件不接觸，故零件的槽口無毛刺、翻邊。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電化學加工窄槽的ECM裝置，包括電源設備和基座，基座上設置機架，其特征在于所述的基座上設置用于盛放待加工零件的固定座，所述的機架上設置一升降滑動座，所述的升降滑動座位于固定座的上方，所述的升降滑動座內(nèi)設置振動機構(gòu)，所述升降滑動座的底部設置電極夾具和工具電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電化學加工窄槽的ECM裝置，其特征在于所述的工具電極除底面外，其余表面覆有絕緣涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電化學加工窄槽的ECM裝置，其特征在于所述涂層的厚度為 2um_0. 10mnin
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種電化學加工窄槽的ECM裝置，其特征在于所述的電源設備采用高頻窄脈電流。
5.一種電化學加工窄槽的加工方法，其特征在于加工步驟如下 a、根據(jù)待加工零件的材料選取合適的電解液及濃度，根據(jù)待加工零件的尺寸精度對權(quán)I-權(quán)4所述的任一個ECM裝置的流場、加工間隙這類參數(shù)做模擬分析，確定加工液壓力、電流；根據(jù)所選電解液的電流效率、零件材料的體積電化當量以及電流密度確定機床的進給速度。
b、根據(jù)模擬出的ECM裝置參數(shù)，確定工具電極的尺寸、涂層面以及涂層厚度，加工制作工具電極，根據(jù)所需流場配置水套。
C、調(diào)試ECM機床，調(diào)制溶解電解液，保證電解液濃度、PH值達到預期范圍；檢測感應滯后等影響，保證振動機構(gòu)與高頻窄脈電源放電頻率一致；設置進給速度、電源電壓、水流壓力、振動頻率的參數(shù)。
d、最后，將工件用專用夾具裝夾、對刀，配合水套開始試加工，并根據(jù)實際測量結(jié)果優(yōu)化參數(shù)，經(jīng)多次調(diào)整、優(yōu)化參數(shù)后最終確保窄槽尺寸精度。
全文摘要
本發(fā)明涉及電化學加工窄槽的ECM裝置及加工方法。本發(fā)明包括電源設備和基座，基座上設置機架，其特征在于所述的基座上設置用于盛放待加工零件的固定座，所述的機架上設置一升降滑動座，所述的升降滑動座位于固定座的上方，所述的升降滑動座內(nèi)設置振動機構(gòu)，所述升降滑動座的底部設置電極夾具和工具電極。本發(fā)明能有效地去除鈍化膜，以保護工具電極，延長使用壽命。采用高頻窄脈電源，可有效確保零件內(nèi)部無殘余內(nèi)應力，以便獲得更窄的槽距，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號B23H3/00GK102909445SQ20121042741
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者懷華培, 王建業(yè), 戴立強, 顏勛, 沈輝 申請人:海寧市新藝機電有限公司