專利名稱：金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于特種加工技術領域，具體涉及一種金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝。
背景技術：
在機械加工中，被加工工件的邊角、棱部位上均易產(chǎn)生切削毛刺，特別是金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺，其毛刺尺寸的大小和形狀，因被加工工件的材質、終端部位的形態(tài)、所用刀具的幾何參數(shù)及切削加工條件等的不同而不同。不論怎樣改變切削條件，切削毛刺的產(chǎn)生是不可避免的，但在一定條件下，可以按照需要將其控制在一個適當?shù)姆秶鷥?nèi)，只是毛刺尺寸的大小及其形狀上有所差異而已。由于毛刺的存在將導致整個機械系統(tǒng)不能正常工作，使可靠性、穩(wěn)定性降低。當存在毛刺的機器做機械運動或震動時，脫落的毛刺會造成機器滑動表面過早磨損、噪音增大， 甚至使機構卡死，動作失靈等后果。特別是用于發(fā)動機的具有精密配合要求的機械零件和燃油通道，例如內(nèi)圓配合面和相貫線在經(jīng)過鉆削、鉸削、珩磨等加工工序之后，殘留的毛刺可能進入汽缸，損傷配合面， 造成機器故障。如何在不破壞已加工表面粗糙度、不擴大孔徑尺寸且不產(chǎn)生倒角的前提下，清除內(nèi)孔相貫線處的毛刺，在生產(chǎn)中有特殊需求，仍為有待解決的技術問題。目前去除毛刺主要采用銼刀、刮刀、油石、砂布、鋼絲刷輪、滾磨、振動、噴沙和撞擊等手工或機械方式以及化學、高溫熱能、水噴射、磨料磨削、磁力、電解等非機械方式。其中， 手工或機械去毛刺是最早、最廣泛采用的方法，其特點是使用簡單、成本低，但此類加工的零件質量精度已不能滿足更為嚴格的標準要求?；瘜W去毛刺工藝是一種純化學的浸泡工藝，生產(chǎn)效率高，可大批量，一次性去除毛刺，但在去除毛刺的同時，對工件的尺寸略有影響，不適于精密工件上的毛刺去除。高溫熱能去毛刺技術，是利用高溫去除零件的毛刺和飛邊。其原理為將加工零件置于密封腔內(nèi)，充入一定比例的可燃氣體，由火花塞點燃產(chǎn)生瞬間高溫清除毛刺。此法可以用于各種金屬、塑料、皮革材料的任何結構形狀的工件，但毛刺去除后會產(chǎn)生二次毛刺、燒傷、或殘余應力等，也不適于低熔點合金材料。水噴射去毛刺是利用專用泵，把水或含有水溶性油的水加壓后，從特殊設計的噴嘴以一定的形狀如扇形、錐形等噴射出去，產(chǎn)生巨大的沖擊能量對零件進行沖擊，達到去除毛刺的目的。這種工藝去毛刺能力穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，適用于去除尺寸較大容易折斷的毛刺，以及去除孔內(nèi)毛刺，如深孔、盲孔、小孔和狹縫等部位的毛刺。但由于其壓力很高，沖擊力很大，會損傷制品表面。磨料磨削包括滾筒研磨和擠壓研磨；滾筒研磨是將工件與一定比例的磨料、添加劑等放在滾筒內(nèi)，當滾筒滾動時，工件和磨料不斷的碰撞而磨削掉毛刺和飛邊。滾筒研磨的設備價格便宜，生產(chǎn)效率高，適用于去除剛性較好的各種工件和沖壓件的毛刺以及鍛、鑄毛坯件的飛邊和毛刺。但該方法在去除毛刺的同時，也把零件的棱角磨圓了，甚至有時會產(chǎn)生零件毛刺還未去掉，有些不應有的圓角已經(jīng)很大了。擠壓研磨是利用具有一定粘彈性的物質作為介質，在介質中摻入磨料顆粒，形成半流體專用磨料，將該磨料反復擠過被加工表面而產(chǎn)生，相當于研磨切削作用的一種加工方法。這種方法適用于要求嚴格的精密工件、復雜型腔的零件和薄壁零件，但是不適用于有盲孔的零件。另外，磨料磨削去毛刺工藝中，磨粒不易清洗，特別是小孔處的磨粒，要在溶劑中進行特殊清洗。磁力去毛刺是一種利用磁場和磁性磨料進行去毛刺和表面加工的新技術。其原理是將需要去毛刺的工件放入兩磁極形成的磁場中，在工件和磁極之間放入磁性磨料，當工件在磁場中旋轉并做軸向振動時，在磁場的作用下，工件和磨料發(fā)生相對運動，磨料就對工件表面進行研磨加工，達到去毛刺的目的。這種方法有無粉塵、無腐蝕、效率高、質量好、易于實現(xiàn)自動化的優(yōu)點；但在工件的棱角處易于倒圓產(chǎn)生倒角。電解去毛刺較其他方法有以下優(yōu)點應用范圍廣，凡是導電材料均可應用，且不受材料的強度、硬度和韌性等影響；可去除小孔、深孔、盲孔、交叉孔、內(nèi)孔凹處等處的毛刺，不影響非毛刺區(qū)域的表面光潔度。但一般電解去毛刺的作用區(qū)域難于控制，可能影響已加工工件的尺寸和形狀精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝，在去除內(nèi)孔相貫線處毛刺的前提下，不擴大孔徑，不產(chǎn)生倒角，不破環(huán)內(nèi)孔端面的表面質量，同時降低孔壁表面粗糙度，達到精密可控的去除效果，另外還有加工效率高，能在數(shù)秒內(nèi)去除深孔、小孔、盲孔、交叉孔或者內(nèi)孔凹處的毛刺，工具電極只沿直線運動，易于自動控制，以及工具電極無損耗，無殘余應力和切削熱產(chǎn)生，加工質量好，不影響非毛刺區(qū)域的光潔度和尺寸精度的優(yōu)點。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是一種金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝，首先對前道工序加工出的內(nèi)孔4相貫線3處帶毛刺11的工件1，采用有絕緣層10且外表面覆有彈性膜9的擋板8，將擋板8帶有彈性膜9的部分填入工件1將內(nèi)孔相貫線3處的內(nèi)孔4內(nèi)端面密封， 并將該內(nèi)孔4相貫線3處帶毛刺11的工件1定位后裝夾在工作臺上，然后選擇外徑小于內(nèi)孔4內(nèi)徑的中空金屬圓柱管作為圓柱形中空電極14，在圓柱形中空電極14的外壁和內(nèi)壁上分別覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17，覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14的整體外徑要小于內(nèi)孔4的內(nèi)徑，將覆蓋上電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14的端面打磨平整以保持裸露，隨之通過加工臺移動調整工件1的位置和方向把該圓柱形中空電極14裝入內(nèi)孔4中，直至將該圓柱形中空電極14置于內(nèi)孔4中并保持圓柱形中空電極14的底端同彈性膜9之間為預設的起始間隙范圍，還保持圓柱形中空電極14的中心軸線和內(nèi)孔4的中心軸線相一致，將鈍性電解鹽溶液由圓柱形中空電極14內(nèi)部沖入圓柱形中空電極14與擋板8間，并從圓柱形中空電極14的外壁與內(nèi)孔4內(nèi)壁之間的間隙噴出，同時把內(nèi)孔4相貫線3處帶毛刺11的工件1作為陽極并把圓柱形中空電極14作為陰極分別接入高頻脈沖電源12的正極和負極， 根據(jù)毛刺11的分布和形態(tài)設定高頻脈沖電源的電壓、脈寬Ton和占空比參數(shù)，之后開啟高頻脈沖電源12后用分步去除法或運動去除法去除內(nèi)孔4相貫線3處的毛刺。所述的鈍性電解鹽溶液為NaNO3或NaClO3電解液。所述的覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14能由僅覆蓋有電極外壁絕緣層13的圓柱形中空電極14所替代。所述的分步去除法為開啟高頻脈沖電源12后，經(jīng)過預設的時間后關斷高頻脈沖電源12，將圓柱形中空電極14沿其中心軸線向下移動并最終保持其底端同彈性膜9之間為預設的終止間隙范圍，按照預設值分別設定高頻脈沖電源12的電壓、脈寬Ton和占空比參數(shù)，并開啟高頻脈沖電源12進行對電壓、脈寬Ton和占空比參數(shù)的實時控制加工，實時控制加工按照高頻脈沖電源的電解加工去毛刺原理，即毛刺越小脈寬Ton設定就越小，加工到預設時間后關斷高頻脈沖電源12，此時停止鈍性電解鹽溶液的沖入，將圓柱形中空電極14 從內(nèi)孔4內(nèi)移出。所述的運動去除法在為開啟高頻脈沖電源12后，通過控制圓柱形中空電極14沿其中心軸線向下以預定的速度Vtl勻速移動并最終停留在圓柱形中空電極14的底端同彈性膜9之間為預設的終止間隙范圍內(nèi)，在勻速移動過程中實時控制高頻脈沖電源12的電壓、 脈寬和占空比，實時控制加工按照高頻脈沖電源的電解加工去毛刺原理，即毛刺越小脈寬 Ton設定就越小，當控制圓柱形中空電極14停留在圓柱形中空電極14的底端同彈性膜9之間為預設的終止間隙范圍內(nèi)時，關斷高頻脈沖電源12，此時停止鈍性電解鹽溶液的沖入，將圓柱形中空電極14從內(nèi)孔4內(nèi)移出。通過本發(fā)明的電解工藝中的分步去除法或運動去除法，在去除內(nèi)孔相貫線處毛刺的前提下，不擴大孔徑，不產(chǎn)生倒角，不破環(huán)內(nèi)孔端面的表面質量，同時降低孔壁表面粗糙度，達到了精密可控的去除效果，另外還有加工效率高，能在數(shù)秒內(nèi)去除深孔、小孔、盲孔、 交叉孔或者內(nèi)孔凹處的毛刺，工具電極只沿直線運動，易于自動控制，以及工具電極無損耗，無殘余應力和切削熱產(chǎn)生，加工質量好，不影響非毛刺區(qū)域的光潔度和尺寸精度的優(yōu)點ο


附圖是本發(fā)明的針對柱塞套的總體工作原理結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作更詳細的說明。實施例1 如附圖所示，選用的工件1為柱塞套，柱塞套側壁有進回油孔與內(nèi)壁相交，在加工完兩個進回油孔后，必然有毛刺外翻，為了保證柱塞套與柱塞緊密配合，最后一道工序是珩磨柱塞孔內(nèi)壁，使得毛刺又內(nèi)翻至進回油孔內(nèi)，毛刺11位于內(nèi)孔4相貫線3處，這時采用金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝，首先對前道工序加工出的內(nèi)孔4 相貫線3處帶毛刺11的工件1，采用有絕緣層10且外表面覆有彈性膜9的擋板8，擋板8表面覆有彈性膜9，能保證電解液在端面無滲漏，即使端面有少量的分布電場，也不會被加工而導致表面的破壞，其實現(xiàn)了對工件的支撐、定位和內(nèi)孔端面的密封的功能。將擋板8帶有彈性膜9的部分填入工件1將內(nèi)孔相貫線3處的內(nèi)孔4內(nèi)端面密封，并將該內(nèi)孔4相貫線3處帶毛刺11的工件1定位后裝夾在工作臺上，然后選擇外徑小于內(nèi)孔4內(nèi)徑的中空金屬圓柱管作為圓柱形中空電極14，在圓柱形中空電極14的外壁和內(nèi)壁上分別覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17，覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14的整體外徑要小于內(nèi)孔4的內(nèi)徑，將覆蓋上電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14的端面打磨平整以保持裸露，隨之通過加工臺移動調整工件1的位置和方向把該圓柱形中空電極14裝入內(nèi)孔4中，直至將該圓柱形中空電極14置于內(nèi)孔4中并保持圓柱形中空電極14的底端同彈性膜9之間為預設的起始間隙范圍，還保持圓柱形中空電極14的中心軸線和內(nèi)孔4的中心軸線相一致，將鈍性電解鹽溶液由圓柱形中空電極14內(nèi)部沖入圓柱形中空電極14與擋板8間，并從圓柱形中空電極14的外壁與內(nèi)孔4內(nèi)壁之間的間隙噴出，同時把內(nèi)孔4相貫線3處帶毛刺11的工件1作為陽極并把圓柱形中空電極14作為陰極分別接入高頻脈沖電源12的正極和負極，根據(jù)毛刺11的分布和形態(tài)設定高頻脈沖電源的電壓、脈寬Ton和占空比參數(shù)，之后開啟高頻脈沖電源12后用分步去除法去除內(nèi)孔4相貫線3處的毛刺，所述的分步去除法為開啟高頻脈沖電源12后，經(jīng)過預設的時間后關斷高頻脈沖電源12，將圓柱形中空電極14沿其中心軸線向下移動并最終保持其底端同彈性膜9之間為預設的終止間隙范圍，按照預設值分別設定高頻脈沖電源12 的電壓、脈寬Ton和占空比參數(shù)，并開啟高頻脈沖電源12進行對電壓、脈寬Ton和占空比參數(shù)的實時控制加工，實時控制加工按照高頻脈沖電源的電解加工去毛刺原理，即毛刺越小脈寬Ton設定就越小，加工到預設時間后關斷高頻脈沖電源12，此時停止鈍性電解鹽溶液的沖入，將圓柱形中空電極14從內(nèi)孔4內(nèi)移出。所述的鈍性電解鹽溶液為NaNO3或NaClO3 電解液。所述的覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14能由覆蓋有電極外壁絕緣層13的圓柱形中空電極14所替代。實施例2 如附圖所示，所選用的工件1為柱塞套，柱塞套側壁有進回油孔與內(nèi)壁相交，在加工完兩個進回油孔后，必然有毛刺外翻，為了保證柱塞套與柱塞緊密配合，最后一道工序是珩磨柱塞孔內(nèi)壁，使得毛刺又內(nèi)翻至進回油孔內(nèi)，毛刺11位于內(nèi)孔4相貫線3處，金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝，首先對前道工序加工出的內(nèi)孔4相貫線 3處帶毛刺11的工件1，采用有絕緣層10且外表面覆有彈性膜9的擋板8，擋板8表面覆有彈性膜9，能保證電解液在端面無滲漏，即使端面有少量的分布電場，也不會被加工而導致表面的破壞，其實現(xiàn)了對工件的支撐、定位和內(nèi)孔端面的密封的功能。將擋板8帶有彈性膜9的部分填入工件1將內(nèi)孔相貫線3處的內(nèi)孔4內(nèi)端面密封，并將該內(nèi)孔4相貫線3處帶毛刺11的工件1定位后裝夾在工作臺上，然后選擇外徑小于內(nèi)孔4內(nèi)徑的中空金屬圓柱管作為圓柱形中空電極14，在圓柱形中空電極14的外壁和內(nèi)壁上分別覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17，覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14的整體外徑要小于內(nèi)孔4的內(nèi)徑，將覆蓋上電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14的端面打磨平整以保持裸露，隨之通過加工臺移動調整工件 1的位置和方向把該圓柱形中空電極14裝入內(nèi)孔4中，直至將該圓柱形中空電極14置于內(nèi)孔4中并保持圓柱形中空電極14的底端同彈性膜9之間為預設的起始間隙范圍，還保持圓柱形中空電極14的中心軸線和內(nèi)孔4的中心軸線相一致，將鈍性電解鹽溶液由圓柱形中空電極14內(nèi)部沖入圓柱形中空電極14與擋板8間，并從圓柱形中空電極14的外壁與內(nèi)孔4內(nèi)壁之間的間隙噴出，同時把內(nèi)孔4相貫線3處帶毛刺11的工件1作為陽極并把圓柱形中空電極14作為陰極分別接入高頻脈沖電源12的正極和負極，根據(jù)毛刺11的分布和形態(tài)設定高頻脈沖電源的電壓、脈寬Ton和占空比參數(shù)，之后開啟高頻脈沖電源12后用運動去除法去除內(nèi)孔4相貫線3處的毛刺，所述的運動去除法在為開啟高頻脈沖電源12后，通過控制圓柱形中空電極14沿其中心軸線向下以預定的速度Vtl勻速移動并最終停留在圓柱形中空電極14的底端同彈性膜9之間為預設的終止間隙范圍內(nèi)，在勻速移動過程中實時控制高頻脈沖電源12的電壓、脈寬和占空比，實時控制加工按照高頻脈沖電源的電解加工去毛刺原理，即毛刺越小脈寬Ton設定就越小，當控制圓柱形中空電極14停留在圓柱形中空電極14的底端同彈性膜9之間為預設的終止間隙范圍內(nèi)時，關斷高頻脈沖電源12，此時停止鈍性電解鹽溶液的沖入，將圓柱形中空電極14從內(nèi)孔4內(nèi)移出。所述的鈍性電解鹽溶液為 NaNO3或NaClO3電解液。所述的覆蓋有電極外壁絕緣層13和電極內(nèi)壁絕緣層17的圓柱形中空電極14能由覆蓋有電極外壁絕緣層13的圓柱形中空電極14所替代。
權利要求
1.一種金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝，其特征在于首先對前道工序加工出的內(nèi)孔⑷相貫線⑶處帶毛刺(11)的工件(1)，采用有絕緣層(10) 且外表面覆有彈性膜(9)的擋板(8)，將擋板(8)帶有彈性膜(9)的部分填入工件(1)將內(nèi)孔相貫線⑶處的內(nèi)孔⑷內(nèi)端面密封，并將該內(nèi)孔⑷相貫線⑶處帶毛刺(11)的工件(1)定位后裝夾在工作臺上，然后選擇外徑小于內(nèi)孔內(nèi)徑的中空金屬圓柱管作為圓柱形中空電極(14)，在圓柱形中空電極(14)的外壁和內(nèi)壁上分別覆蓋有電極外壁絕緣層(13)和電極內(nèi)壁絕緣層(17)，覆蓋有電極外壁絕緣層(1 和電極內(nèi)壁絕緣層(17)的圓柱形中空電極(14)的整體外徑要小于內(nèi)孔⑷的內(nèi)徑，將覆蓋上電極外壁絕緣層(13)和電極內(nèi)壁絕緣層(17)的圓柱形中空電極(14)的端面打磨平整以保持裸露，隨之通過加工臺移動調整工件(1)的位置和方向把該圓柱形中空電極(14)裝入內(nèi)孔(4)中，直至將該圓柱形中空電極(14)置于內(nèi)孔⑷中并保持圓柱形中空電極(14)的底端同彈性膜(9)之間為預設的起始間隙范圍，還保持圓柱形中空電極(14)的中心軸線和內(nèi)孔(4)的中心軸線相一致，將鈍性電解鹽溶液由圓柱形中空電極(14)內(nèi)部沖入圓柱形中空電極(14)與擋板⑶ 間，并從圓柱形中空電極(14)的外壁與內(nèi)孔⑷內(nèi)壁之間的間隙噴出，同時把內(nèi)孔⑷相貫線(3)處帶毛刺(11)的工件(1)作為陽極并把圓柱形中空電極(14)作為陰極分別接入高頻脈沖電源(1 的正極和負極，根據(jù)毛刺(11)的分布和形態(tài)設定高頻脈沖電源的電壓、 脈寬Ton和占空比參數(shù)，之后開啟高頻脈沖電源(12)后用分步去除法或運動去除法去除內(nèi)孔⑷相貫線⑶處的毛刺。
2.根據(jù)權利要求1所述的金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝， 其特征在于所述的覆蓋有電極外壁絕緣層(1 和電極內(nèi)壁絕緣層(17)的圓柱形中空電極(14)能由僅覆蓋有電極外壁絕緣層(1 的圓柱形中空電極(14)所替代。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝，其特征在于鈍性電解鹽溶液為NaNO3或NaClO3電解液。
4.根據(jù)權利要求1所述的金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝， 其特征在于所述的分步去除法為開啟高頻脈沖電源(12)后，經(jīng)過預設的時間后關斷高頻脈沖電源(12)，將圓柱形中空電極(14)沿其中心軸線向下移動并最終保持其底端同彈性膜(9)之間為預設的終止間隙范圍，按照預設值分別設定高頻脈沖電源(12)的電壓、脈寬 Ton和占空比參數(shù)，并開啟高頻脈沖電源(12)進行對電壓、脈寬Ton和占空比參數(shù)的實時控制加工，實時控制加工按照高頻脈沖電源的電解加工去毛刺原理，即毛刺越小脈寬Ton設定就越小，加工到預設時間后關斷高頻脈沖電源(12)，此時停止鈍性電解鹽溶液的沖入，將圓柱形中空電極(14)從內(nèi)孔內(nèi)移出。
5.根據(jù)權利要求1所述的金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝， 其特征在于所述的運動去除法在為開啟高頻脈沖電源(12)后，通過控制圓柱形中空電極(14)沿其中心軸線向下以預定的速度Vtl勻速移動并最終停留在圓柱形中空電極(14)的底端同彈性膜(9)之間為預設的終止間隙范圍內(nèi)，在勻速移動過程中實時控制高頻脈沖電源 (12)的電壓、脈寬和占空比，實時控制加工按照高頻脈沖電源的電解加工去毛刺原理，即毛刺越小脈寬Ton設定就越小，當控制圓柱形中空電極(14)停留在圓柱形中空電極(14)的底端同彈性膜(9)之間為預設的終止間隙范圍內(nèi)時，關斷高頻脈沖電源(12)，此時停止鈍性電解鹽溶液的沖入，將圓柱形中空電極(14)從內(nèi)孔(4)內(nèi)移出。
全文摘要
一種金屬機械零件內(nèi)孔相貫線處毛刺的精密可控電解去除工藝，通過本發(fā)明的電解工藝中的分步去除法或運動去除法，在去除內(nèi)孔相貫線處毛刺的前提下，不擴大孔徑，不產(chǎn)生倒角，不破環(huán)內(nèi)孔端面的表面質量，同時降低孔壁表面粗糙度，達到了精密可控的去除效果，另外還有加工效率高，能在數(shù)秒內(nèi)去除深孔、小孔、盲孔、交叉孔或者內(nèi)孔凹處的毛刺，工具電極只沿直線運動，易于自動控制，以及工具電極無損耗，無殘余應力和切削熱產(chǎn)生，加工質量好，不影響非毛刺區(qū)域的光潔度和尺寸精度的優(yōu)點。
文檔編號C25F3/16GK102234832SQ20111018373
公開日2011年11月9日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權日2011年6月30日
發(fā)明者孔全存, 李勇, 王琨 申請人:清華大學