具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具及加工方法技术

本发明专利技术涉及一种具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具及加工方法，属于电化学加工领域。该工具包括工具座（2）、弹性体（4）、梳状封液体（5）和阴极板（6）；其中梳状封液体（5）由绝缘材料制成，梳状封液体（5）后端通过弹性体（4）与工具座（2）连接，梳状封液体（5）前端具有与阴极板（6）的镂空群缝结构匹配的有序凸起结构，且凸起结构高度大于阴极板的厚度；工作时，梳状封液体（5）的有序凸起结构插入阴极板（6）的镂空群缝结构，并能与阴极板相互滑动。电解液流道截面（9）始终为分离的多个矩形流道，直至群槽结构加工完成，彻底消除了群槽电解加工中空刀槽分流电解液的问题。

Group groove electrolytic machining tool with telescopic comb sealing structure and processing method

The invention relates to a group groove electrolytic machining tool with a telescopic comb sealing structure and a processing method thereof, belonging to the electrochemical processing field. The tool includes a tool holder (2), the elastic body (4), (5) and comb sealing liquid cathode plate (6); the comb seal liquid (5) is made of insulating material, comb sealing liquid (5) back through the elastic body (4) and the tool holder (2) connected to the comb sealing liquid (5) at the front end of the cathode plate (6) and ordered convex structure hollow group joint structure matching, and the bulge height is greater than the thickness of the cathode plate structure; when comb seal liquid (5) is inserted into the cathode plate (6) ordered convex structure hollow group joint structure, and can slide between the cathode plate and. The cross section of the electrolyte passage (9) is always separated from a plurality of rectangular flow passages, and the structure of the group groove is processed to complete the problem that the electrolytic groove of the hollow groove for electrolytic machining is thoroughly eliminated.

【技术实现步骤摘要】
具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具及加工方法
本专利技术涉及一种具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具及加工方法，属于电化学加工领域。技术背景在燃料电池与化学热交换领域中，存在大量具有群槽结构的零件。相互联通的群槽结构形成的流道，可引导液态化学物质按照设计的流动方式流动，促进化学反应的产生、促进热量的交换。在该类零件生产过程中，流道的加工质量将直接影响产品的功能与寿命。然而，由数十乃至上百条槽组成的流道，其结构复杂，流道狭窄，流道加工后不得有毛刺、锐边等影响流场的结构存在，因此加工难度大、周期长，成本高。电解加工是一种基于电化学阳极溶解原理去除材料的一种加工方式，在加工中具有加工效率高、表面质量好，无加工毛刺与尖角，工具无损耗，加工与材料硬度、韧性无关等优点，非常适合加工群槽结构零件。在群槽电解加工过程中，具有若干柱状凸起的工具电极接电源负极，工件接电源正极，在工具与工件之间通过高速、高压的电解液，接通加工电源后，工具电极微凸起区域的工件金属不断溶解，随着工具进给，可在一次进给过程中加工出全部群槽结构，可较数控铣削大幅提升加工效率。同时，由于电解加工中工具无损耗，工具电极可长期使用，加工中仅消耗电费、水费以及电解液药品费用，批产成本低。由此可见，与其他群槽加工方式相比，电解加工具有非常突出的效率与成本优势，是加工群槽结构的理想工艺技术。在群槽电解加工工具上，为了避免工具阴极在进给过程中与群槽之间残留的分隔筋发生干涉，工具阴极上的柱状凸起的高度必须大于待加工槽的深度，工具上柱状凸起之间的间隙成为了容纳群槽之间分隔筋体积的空刀槽。在电解加工过程中，当分割筋进入空刀槽后，空刀槽间隙逐渐减小，但空刀槽间隙仍远大于阴极端面与工件之间的间隙，电解液会从空刀槽间隙处大量流失，使本应该流向加工间隙的电解液分流，致使加工间隙内的电解液流速降低，冲刷能力减弱。若在加工过程中电化学反应生成的产物不能及时排出加工间隙，随着工具的持续进给，工具阴极和工件阳极接触将发生短路，短路电流将瞬间产生的高热会烧毁工具与工件，导致工具与工件报废，这会严重影响加工效率，并大幅增加生产成本。由此可见，阴极柱状凸起之间的空刀槽引起的电解液分流问题是诱发短路的核心因素。为了避免短路情况的发生，提高群槽电解加工过程稳定性，有必要设计合理的电解加工工具结构，彻底消除群槽电解加工中的电解液分流问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决群槽零件电解加工中电解液从阴极柱状凸起间的空刀槽处流失，导致本应流向加工区的电解液被分流，降低了加工间隙电解液排出产物的能力从而导致短路的实际问题，提供了一种新型群槽电解加工工具及加工方法。一种具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具，其特征在于：包括工具座、弹性体、梳状封液体和阴极板；其中阴极板由导电材料制成，具有上下贯穿的镂空群缝结构，该镂空群缝结构依据零件表面群槽结构设计；阴极板也与工具座连接；其中梳状封液体由绝缘材料制成，梳状封液体后端通过弹性体与工具座连接，梳状封液体前端具有与阴极板的镂空群缝结构匹配的有序凸起结构，且凸起结构高度大于阴极板的厚度；工作时，梳状封液体的有序凸起结构插入阴极板的镂空群缝结构，并能与阴极板相互滑动。所述的具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具，其特征在于：平面工件加工群槽结构时，阴极板为平板结构，梳状封液体的有序凸起结构的前端面整体为平面结构；弧面工件上加工群槽结构时，阴极板端面为弧形结构，梳状封液体的有序凸起结构的前端面整体为弧形结构。所述具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具的加工方法，其特征在于包括以下过程：电解加工过程中，被加工工件接电源正极，阴极板接电源负极，将梳状封液体插入阴极板的镂空群缝结构中，被加工工件与阴极板之间有高速高压电解液流过；在加工初始阶段，在弹性体的预压缩力作用下梳状封液体的梳状端面紧贴被加工工件上表面，在该状态下，电解液流道截面为分离的多个矩形流道，在该状态下进行群槽电解加工；随着阴极板跟着工具座不断进给，被加工工件的上表面被加工出群槽结构，由于工具座进给的推力大于弹性体的预压缩力，梳状封液体始终保持与工件的上表面接触，并逐步缩入阴极板的镂空缝隙中，电解液流道截面始终为分离的多个矩形流道，直至群槽结构加工完成。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供了一种新型群槽电解加工工具，该工具采用可伸缩的梳状封液结构紧贴工件表面，并将工具阴极上柱状凸起之间的空刀槽间隙填满，使电解液仅能从加工间隙内流过，彻底消除了群槽电解加工中空刀槽分流电解液问题，改善了电解液流场，可显著提升加工稳定性。2、采用绝缘材质的梳状封液结构紧贴工件表面，可以有效防止电解液接触工件非加工面，起到屏蔽电解加工电场作用，可有效防止电化学腐蚀效应对非加工区产生杂散腐蚀，可显著提升零件的加工质量。3、该电解加工工具采用封液体自由伸缩的组合整体式设计，替代原有工具阴极即可直接使用，不改变原有的加工形式，不增加工序与工步，便于与原有的工装夹具配合，使用便捷、适应性强。附图说明图1为具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具示意图；图2为具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具装配关系示意图；其中（a）是装配前示意图；（b）是装配后示意图；图3为具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具加工过程示意图；其中（a）是加工准备阶段示意图；（b）是加工初始阶段示意图；其中（c）是加工中间阶段示意图；（d）是加工最终阶段示意图；图4为具有伸缩梳状封液结构的曲面群槽电解加工工具示意图；图中标号名称：1、电源，2、工具座，3、进液区域，4、弹性体，5、梳状封液体，6、阴极板，7、工件，8、出液区域，9、电解液流道截面，10、曲面梳状封液体，11、曲面阴极板，12、曲面工件。具体实施方法实施本专利技术——“具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具”如图1所示，其将工件7与电解加工电源1正极连接，由阴极板6、梳状封液体5、弹性体4、工具座2四个部分组成的加工工具与电解加工电源1负极连接。在加工过程中，高速高压电解液从进液区域3进入，通过工件7与阴极板6之间的缝隙，经出液区域8流出，带走了加工产生的电解产物和热量。阴极板6的进给过程中，弹性体4使梳状封液体5始终与工件7表面紧贴，工件7逐渐被加工，直至加工完成。图2所示为具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具装配关系示意图。如图2（a）所示，首先将梳状封液体5插入阴极板6，并将弹性体4放置在梳状封液体5上端面，工具座2的空腔开口朝下，由上至下将弹性体4、梳状封液体5套入工具座2的空腔中，与阴极板6连接在一起。此时梳状封液体5在弹性体4的作用下与从阴极6的缝隙中伸出，构成工具电极如图2（b）所示。图3所示为具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具加工过程示意图。在加工准备阶段，如图3（a）所示，在弹性体4的作用下梳状封液体5的梳状端面从阴极板6的镂空缝隙中伸出，突出于阴极板6的下端面，梳状封液体5尚未与工件7接触；在加工初始阶段，如图3（b）所示，在弹性体4的预压缩力作用下梳状封液体5的梳状端面紧贴工件7上表面，在该状态下，电解液流道截面9为分离的多个矩形流道，在该状态下进行群槽电解加工；随着工件不断进给，如图3（c）所示，工件7的上表面被加工出群槽结构，由于工具进给的推力大于弹性体4的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具，其特征在于：包括工具座（2）、弹性体（4）、梳状封液体（5）和阴极板（6）；其中阴极板（6）由导电材料制成，具有上下贯穿的镂空群缝结构，该镂空群缝结构依据零件表面群槽结构设计；阴极板（6）也与工具座（2）连接；其中梳状封液体（5）由绝缘材料制成，梳状封液体（5）后端通过弹性体（4）与工具座（2）连接，梳状封液体（5）前端具有与阴极板（6）的镂空群缝结构匹配的有序凸起结构，且凸起结构高度大于阴极板的厚度；工作时，梳状封液体（5）的有序凸起结构插入阴极板（6）的镂空群缝结构，并能与阴极板相互滑动。

【技术特征摘要】
1.一种具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具，其特征在于：包括工具座（2）、弹性体（4）、梳状封液体（5）和阴极板（6）；其中阴极板（6）由导电材料制成，具有上下贯穿的镂空群缝结构，该镂空群缝结构依据零件表面群槽结构设计；阴极板（6）也与工具座（2）连接；其中梳状封液体（5）由绝缘材料制成，梳状封液体（5）后端通过弹性体（4）与工具座（2）连接，梳状封液体（5）前端具有与阴极板（6）的镂空群缝结构匹配的有序凸起结构，且凸起结构高度大于阴极板的厚度；工作时，梳状封液体（5）的有序凸起结构插入阴极板（6）的镂空群缝结构，并能与阴极板相互滑动。2.根据权利要求1所述的具有伸缩梳状封液结构的群槽电解加工工具，其特征在于：平面工件加工群槽结构时，阴极板（6）为平板结构，梳状封液体（5）的有序凸起结构的前端面整体为平面结构；弧面工件上加工群槽结构时，阴极板（6）端面为弧形结构，梳状封液体（5）的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荻，刘嘉，姜小琛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32