螺旋槽式管状电解工具及电解加工方法技术

本发明专利技术涉及螺旋槽式管状电解工具及电解加工方法,属于电解加工技术领域。该电解工具中心为电解液通道,其特征在于:所述电解液通道为螺旋槽结构。利用该工具进行内喷液工具电解加工,加工区域电解产物的排出状况、流场的均匀性有着显著的提升作用。

【技术实现步骤摘要】
螺旋槽式管状电解工具及电解加工方法所属
本专利技术的螺旋槽式管状电解工具及电解加工方法，属于电解加工

技术介绍
电解加工是一种利用电化学原理使得工件阳极不断蚀除，最终加工出所需零件的加工工艺。具有不受材料力学、机械性能限制，无应力，无热影响区，无微裂纹、加工表面质量高等特点。广泛应用于航空航天、微电子、生物医学、汽车、模具制造等工业。其中电解孔加工技术由于其突出的优势，成为了航空发动机上超硬合金材料的小孔加工理想选择。起初，为解决不溶性电解产物排出困难的问题，酸性电解液被广泛应用。此时电解反应产生的絮状产物将溶解于溶液中，避免了因不溶性产物堆积引起的火花放电和短路现象。然而，由于酸性电解液存在着对环境不友好，设备维护要求高等问题，国内外学者开始研究中性盐溶液管电极电解加工。采用中性盐溶液之后，电解产物将以不溶沉淀的形式存在于加工间隙，影响加工间隙流场的均匀性，影响加工的稳定性及加工精度，国内外已做了大量研究工作来改善加工间隙流场情况提高加工精度。美国内布拉斯加大学RajurkarK.P.教授和波兰理工大学KozakJ.等，提出采用脉冲电源代替直流电源进行管电极电解加工。在脉冲间隙，电解产物不再产生，流动的电解液有更充足的时间进行更新。南京航空航天大学朱荻教授提出采用抽吸式反流等方式进行管电极电解加工，抽吸式反流管电极电解加工技术，获得了更为稳定的流场条件，从而有利于电解产物的排出，提高了加工稳定性。埃及姆努菲亚大学HewidyM.S.、波兰理工大学KozakJ.等提出电极低频振动电解加工技术。加工时，工具电极进行低频振动，从而在加工区域形成压力波动，促进电解液的更新，加工产物的排出也更加便利。南京航空航天大学房晓龙等提出了脉动流场电解加工方法。该方法利用专门设计的压力伺服系统实现进入加工区域的电解液产生压力脉动，促进了絮状物的排出。此外，在工程应用中，阴极旋转加工也是常用的工艺。阴极进给的同时以较高转速旋转，可以有效改善因金属管圆度误差所带来的电场分布不均匀。然而，由于电解液粘度较低，阴极的旋转无法有效带动电解液的转动，使得当因某种原因造成加工间隙某处流场异常时，无法保证间隙内的流场均匀性，从而影响加工精度。
技术实现思路
本专利技术旨在改善内喷液工具电解加工过程中，不溶性电解产物排出不畅的情况，提出了螺旋槽式管状电解工具及电解加工方法。一种螺旋槽式管状电解工具,电解工具中心为电解液通道,其特征在于:所述电解液通道为螺旋槽结构。所述的螺旋槽式管状电解工具,其特征在于:所述螺旋槽结构为圆柱螺旋槽结构或其他螺旋槽结构。所述的利用螺旋槽式管状电解工具的电解方法,其特征在于:（1）采用上述螺旋槽式管状电解工具作为阴极，装夹于阴极进给系统上；（2）进行内喷液工具电解加工；电解液经由螺旋槽式管状电解工具喷入加工区域，使得加工区域的流场形成一定的旋转现象，从而获得较为均匀的流场分布；同时在螺旋槽出口处电解液流动除了沿径向的速度分量，还有沿圆周切向的速度分量，增加了在加工间隙内的流场扰动，从而促进了不溶性产物的排出；（3）进给到位后关闭电源停止加工。本专利技术具有以下优点：1、该方法采用内表面有螺旋槽的金属管作阴极，电解液经由金属管喷入加工区域。在螺旋槽出口处电解液流动除了沿径向的速度分量，还有沿圆周切向的速度分量，增加了在加工间隙内的流场扰动，从而促进了不溶性产物的排出。在传统的方法中，电解液经金属管喷出沿端面径向冲入加工区域。而此方法中，在金属管喷出端，螺旋槽中的电解液喷出后在圆周切向也有速度分量，与非螺旋槽位置喷出的电解液产生一定程度的对冲，增加了加工间隙内流场的扰动，有利于不溶性电解产物的排出。2、该方法所采用的螺旋槽阴极，使得加工区域的流场形成一定的旋转现象，有利于获得较为均匀的流场分布。在进行普通内喷液工具电解孔加工中，电解从金属管中心孔中喷入加工区域，沿圆周方向各处流场情况相互独立。当某处流场情况发生异常与周围流场状态不同时，溶解状况也可能发生改变从而导致所加工孔的形状精度下降。相对比，当采用螺旋槽阴极时，加工区域的流场将因切向的速度分量产生一定程度的旋转，从而提高了流场的均匀性，提高加工精度。3、当采用阴极旋转的加工方式时，螺旋槽阴极将更有效地带动加工区域电解液的旋转，从而进一步提高流场的均匀性，有利于加工质量的提高。附图说明图1常规圆柱金属管阴极出液情况示意图；图2螺旋槽阴极示意图（四头圆形槽）；图3螺旋槽内喷液工具电解加工示意图；图中标号名称：1、加工零件，2、常规金属管阴极，3、螺旋槽金属管阴极。具体实施方式图1中，常规金属管作为阴极时，电解液均沿金属管内圆法线方向喷出进入加工区域并带走电解产物。图2中，以圆形四头螺旋槽为例。采用此结构金属管为阴极时，电解液经由螺旋槽，电解液流动方向将发生偏转。图3中，将金属管接电源负极，工件接电源正极。结合图2、3，说明本专利技术的实施过程：（1）将螺旋槽金属管装夹于阴极系统，并安装于机床进给轴上；（2）打开电解液供给，打开电源，阴极相对工件阳极进给，进行内喷液工具电解加工（3）进给到位后，关闭电源结束加工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋槽式管状电解工具,电解工具中心为电解液通道,其特征在于:所述电解液通道为螺旋槽结构。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋槽式管状电解工具,电解工具中心为电解液通道,其特征在于:所述电解液通道为螺旋槽结构。2.根据权利要求1所述的螺旋槽式管状电解工具,其特征在于:所述螺旋槽结构为圆柱螺旋槽结构。3.利用权利要求1所述的利用螺旋槽式管状电解工具的电解方法,其特征在于:（1）采用上述螺旋槽式管状电解工具作为阴极，装夹于阴极进给...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芯蒂，曲宁松，房晓龙，
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