钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备及其加工方法技术

本发明专利技术涉及电解加工设备制造领域，具体涉及一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备及其加工方法。本发明专利技术包括三通电磁阀、密封集液器、弹性夹持体、锥面锁紧套、支撑座、导电编织带、弹性夹持体冷却管、支撑座冷却管、成形阴极、阴极拉杆、双瓣式支撑、机床控制柜、四通电磁阀，两组夹具之间采用导电编织带连接，实现焦耳热在整个工件上均匀分布，在夹具与内套筒上安装冷却水通道，在电解加工完成后，通过机床控制系统实现电磁阀的精确控制。本发明专利技术的采用锁紧组件锥面配合锁紧工件的方式，在保证夹紧力的前提下，增大导电面积，实现了工件与夹紧装置的均匀导电，保证加工过程中产生的热量及时释放，接触面处温度分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备及其加工方法
本专利技术涉及电解加工设备制造领域，具体涉及一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备及其加工方法。
技术介绍
钛合金具有强度高、重量轻、耐腐蚀性好等优点，在航空航天、军事装备等领域应用广泛。但是，钛合金材料导热系数低，散热不好，采用传统机械拉削的方式加工钛合金异形内螺旋线类复杂零件，存在加工效率低、易粘刀、刀具磨损严重、加工质量差等技术瓶颈。而电解加工是一种非接触加工，具有加工表面质量好、生产效率高，无工具损耗、无切削应力等优点，为钛合金加工提供了一种有效的加工方法。目前，使用加工炮钢材料的工装进行钛合金异形内螺旋线的电解加工时，由于电解加工本身为放热反应，且加工电流极大，而钛合金的导热性差，所以加工过程中产生的热量很难有效释放，导致出现点蚀现象非常明显、易发生短路、加工质量差等问题；夹具不能与工件紧密结合，会造成钛合金异形身管局部热量较高且不能及时散掉，夹具与工件间均匀导热对整个加工过程中的稳定性、可靠性具有重要作用。此外，传统的异形内螺旋线身管零件电解加工后，零件内残留的大量电解液会在拆卸工装夹具时，均流到机床床身，甚至溅到地面，浪费了大量的电解液，甚至对周围环境产生恶劣影响，且额外增加了工人的劳动强度。因此，电解液的循环回收再利用以及加工后工件的快速清洗是目前电解加工又一迫切需要解决的技术难题。专利技术专利ZL201811449362.3(一种兼具夹具导电装置)利用支撑板和上钢盖内衬铜瓦对工件进行夹持并导电。但是在应用到钛合金电解加工时，由于夹具与工件的接触面积有限，导电均匀性不足，导致工件表面部分位置电流密度过大，局部温度过高，加工无法正常进行；专利技术专利ZL201410627262.0(一种管状工件内壁封闭曲线槽的数控电解加工方法及其装夹夹具)采用工件一端与导向体固定连接，另一端与出液座固定连接，然后再将装好的管状工件直接固定在数控电解机床的夹具上。这种装夹方式需预先在工件上加工螺纹孔与夹具配合进行固定。但是，这种夹具无法实现工件整体的均匀导电。此外，由于钛合金很难机械加工，这种装夹方式在应用到钛合金电解加工时，存在预制螺纹孔很难加工，该夹具无法应用的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术为解决钛合金复杂内螺旋线类零件实际生产中存在的导电不均匀、局部过热、电解液不能循环利用浪费严重以及加工后工件手动清洗劳动强度大的问题，提供一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备及其加工方法。为解决现有技术存在的问题，本专利技术的技术方案是：一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备，其特征在于：包括床身，清液池、浊液池和清水池，床身上设置有2组弹性夹紧装置，2组弹性夹紧装置的左端床身上设置有双瓣式支撑，右端床身上设置有密封集液器；2组弹性夹紧装置之间设置有支撑座，所述的密封集液器的另一端连接有三通电磁阀，双瓣式支撑的另一端连接有四通电磁阀，三通电磁阀和四通电磁阀通过机床控制柜控制，四通电磁阀通过电解液通入管与清液池连通，三通电磁阀通过电解液回液管与浊液池连通，通过清水回液管与清水池连通；其特征在于：2组弹性夹紧装置通过导电编织带软性连接；所述的弹性夹紧装置包括弹性夹持体和锥面锁紧套；所述的弹性夹持体的结构包括环形底座和设置于底座上的锥形柱体，锥形柱体沿轴向均布切割有若干个向内的轴向槽，使其具有弹性；所述的底座周向均布设置有若干个开口槽，相邻两个开口槽之间的底座上设置有螺纹通孔；所述的锥面锁紧套的结构包括环形底座和设置于底座上的柱体，底座上设置有与螺纹通孔相配合的螺纹孔，所述的锥形柱体从弹性夹持体的底座侧插入于锥面锁紧套的柱体内，弹性夹持体和锥面锁紧套通过紧固螺栓连接，导电编织带压设于紧固螺栓与锥面锁紧套接触处；所述的支撑座的圆周上轴向设置有支撑座冷却通道，弹性夹持体沿轴向设置有弹性夹持体冷却通道；所述的支撑座上设置有正极接线柱，正极接线柱与电源正极连接，成型阴极通过阴极拉杆与电源负极连接。进一步，弹性夹持体的锥形柱体的锥度为3°～8°。进一步，支撑座与床身之间设置有绝缘座。一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备的加工方法，其特征在于：所述的加工方法为：1)将工件的两端分别穿过左右两个弹性夹持体，穿设于弹性夹持体内；然后，将弹性夹持体连同工件穿过锥面锁紧套，穿设于锥面锁紧套内；将锥面锁紧套设置于支撑座上，调整轴向距离，使得工件被支撑座和双瓣式支撑同时支撑，且其右端端面被密封集液器密封；2)调整弹性夹持体与锥面锁紧套的周向角度，使得紧固螺栓可以同时穿过弹性夹持体上的开口槽与锥面锁紧套上的螺纹孔；将导电编织带压入紧固螺栓与锥面锁紧套接触处，拧紧紧固螺栓，使两组弹性锁紧装置通过导电编织带实现连接，且利用弹性夹持体与锥面锁紧套锥面接触，实现将轴向力转化为对工件的夹紧力，实现工件的锁紧；3)通过机床控制柜控制三通电磁阀与四通电磁阀，接通主回液管与电解液回液管、电解液通入管与阴极拉杆，打开电解液泵一与电解液泵二向管道通入电解液，向各冷却管道通入冷却水，接通电源，开始对工件进行电解加工；4)在加工完毕后，将阴极退至最左端加工初始位置，通过机床控制柜控制三通电磁阀接通主回液管与清水回液管，控制四通电磁阀接通清水通入管与阴极拉杆，实现向管道通入高压清水，注入的清水由回液管排出，约3～8分钟；随后利用机床控制柜控制三通电磁阀接通主回液管与清水回液管，控制四通电磁阀接通高压空气通入管与拉杆，向管道通入高压空气，由清水回液管排出，约5～10分钟，至此，整个加工过程结束。进一步，电解液为5％NaCl+15％NaNO3+6％NaClO3的复合电解液，电解液温度为26℃～40℃，电解液进口压力为1.0MPa～2.0MPa，进一步，工件直径为Ф30mm～Ф150mm，管长为80mm～5000mm。进一步，加工速度为10mm/min～40mm/min。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：1)本专利技术采用锁紧组件锥面配合锁紧工件的方式，在保证夹紧力的前提下，增大导电面积，实现了工件与夹紧装置的均匀导电，保证加工过程中产生的热量及时释放，接触面处温度分布均匀；2)本专利技术2组弹性夹紧装置之间采用导电编织带连接，实现焦耳热在整个工件上均匀分布，避免局部温度过热影响电解加工质量和加工过程的稳定可靠性；3)本专利技术在夹紧装置上设置冷却水通道，防止导电夹紧装置整体过热，影响加工区电解液的电导率，从而影响工件的加工尺寸和表面质量的一致性，极端情况甚至造成短路现象；4)本专利技术在电解加工完成后，通过机床控制系统实现电磁阀的精确控制。首先，向已加工好的工件内注入高压水，实现工件内管中残余电解液的清理；其次，将高压空气注入已加工的工件管内，清除管内残留的液体，实现工件的高效清洗。5)本专利技术控制方法，既实现了电解液的可持续循环再利用，又可大大降低工人清洗异形内螺旋线类零件的劳动强度。附图说明：图1为本专利技术整体图；图2为锥面锁紧套的主视图；...

【技术保护点】
1.一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备，其特征在于：包括床身(17)，清液池(18)、浊液池(19)和清水池(20)，床身(17)上设置有2组弹性夹紧装置，2组弹性夹紧装置的左端床身(17)上设置有双瓣式支撑(12)，右端床身(17)上设置有密封集液器(2)；2组弹性夹紧装置之间设置有支撑座(5)，所述的密封集液器(2)的另一端连接有三通电磁阀(1)，双瓣式支撑(12)的另一端连接有四通电磁阀(14)，三通电磁阀(1)和四通电磁阀(14)通过机床控制柜(13)控制，四通电磁阀(14)通过电解液通入管(14-2)与清液池(18)连通，三通电磁阀(1)通过电解液回液管(1-3)与浊液池(19)连通，通过清水回液管(1-2)与清水池(20)连通；其特征在于：2组弹性夹紧装置通过导电编织带(6)软性连接；/n所述的弹性夹紧装置包括弹性夹持体(3)和锥面锁紧套(4)；所述的弹性夹持体(3)的结构包括环形底座和设置于底座上的锥形柱体，锥形柱体沿轴向均布切割有若干个向内的轴向槽，使其具有弹性；所述的底座周向均布设置有若干个开口槽(3-3)，相邻两个开口槽(3-3)之间的底座上设置有螺纹通孔(3-4)；所述的锥面锁紧套(4)的结构包括环形底座和设置于底座上的柱体，底座上设置有与螺纹通孔(3-4)相配合的螺纹孔，所述的锥形柱体从弹性夹持体(3)的底座侧插入于锥面锁紧套(4)的柱体内，弹性夹持体(3)和锥面锁紧套(4)通过紧固螺栓(3-1)连接，导电编织带(6)压设于紧固螺栓(3-1)与锥面锁紧套(4)接触处；/n所述的支撑座(5)的圆周上轴向设置有支撑座冷却通道(9)，弹性夹持体(3)沿轴向设置有弹性夹持体冷却通道(8)；/n所述的支撑座(5)上设置有正极接线柱(15)，正极接线柱(15)与电源正极连接，成型阴极(10)通过阴极拉杆(11)与电源负极连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备，其特征在于：包括床身(17)，清液池(18)、浊液池(19)和清水池(20)，床身(17)上设置有2组弹性夹紧装置，2组弹性夹紧装置的左端床身(17)上设置有双瓣式支撑(12)，右端床身(17)上设置有密封集液器(2)；2组弹性夹紧装置之间设置有支撑座(5)，所述的密封集液器(2)的另一端连接有三通电磁阀(1)，双瓣式支撑(12)的另一端连接有四通电磁阀(14)，三通电磁阀(1)和四通电磁阀(14)通过机床控制柜(13)控制，四通电磁阀(14)通过电解液通入管(14-2)与清液池(18)连通，三通电磁阀(1)通过电解液回液管(1-3)与浊液池(19)连通，通过清水回液管(1-2)与清水池(20)连通；其特征在于：2组弹性夹紧装置通过导电编织带(6)软性连接；
所述的弹性夹紧装置包括弹性夹持体(3)和锥面锁紧套(4)；所述的弹性夹持体(3)的结构包括环形底座和设置于底座上的锥形柱体，锥形柱体沿轴向均布切割有若干个向内的轴向槽，使其具有弹性；所述的底座周向均布设置有若干个开口槽(3-3)，相邻两个开口槽(3-3)之间的底座上设置有螺纹通孔(3-4)；所述的锥面锁紧套(4)的结构包括环形底座和设置于底座上的柱体，底座上设置有与螺纹通孔(3-4)相配合的螺纹孔，所述的锥形柱体从弹性夹持体(3)的底座侧插入于锥面锁紧套(4)的柱体内，弹性夹持体(3)和锥面锁紧套(4)通过紧固螺栓(3-1)连接，导电编织带(6)压设于紧固螺栓(3-1)与锥面锁紧套(4)接触处；
所述的支撑座(5)的圆周上轴向设置有支撑座冷却通道(9)，弹性夹持体(3)沿轴向设置有弹性夹持体冷却通道(8)；
所述的支撑座(5)上设置有正极接线柱(15)，正极接线柱(15)与电源正极连接，成型阴极(10)通过阴极拉杆(11)与电源负极连接。


2.根据权利要求1所述的一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备，其特征在于：所述的弹性夹持体(3)的锥形柱体的锥度为3°～8°。


3.根据权利要求1或2所述的一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备，其特征在于：所述的支撑座(5)与床身(17)之间设置有绝缘座(16)。


4.根据权利要求1所述的一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备的加工方法，其特征在于：所述的加工方法为：
1)将工件(7)的两端分别穿过左右两个弹性夹持体(3)，穿设于弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐霖，晏永宁，赵刚刚，王朝，翟凯鸽，雷庆斌，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61