【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利属于激光-电解复合加工领域，具体为一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，航空航天、精密仪器、模具等领域对工件性能有了更高的要求，使得高温合金、钛合金等难加工金属材料得到广泛的应用。对于难加工金属材料，传统的铣削加工存在刀具磨损严重、效率低、加工精度低等缺点。特种加工技术包括激光铣削技术和电解铣削技术等，其中激光铣削技术虽然有适用材料广泛、无机械变形、无刀具磨损等优点，但其加工表面往往存在再铸层和热影响问题。电解铣削加工是利用一种电化学原理对工件阳极进行电化学溶解进而实现铣削加工的方法，电解铣削具有可加工性与材料机械性能无关、无工具损耗、加工精度高等优点，但其成形精度不高。综上所述，单一能场的铣削加工往往会存在加工效率、加工精度、表面质量之间的矛盾。采用多能场耦合铣削加工方式可以综合两种或多种能量场的优点，激光-电解复合铣削加工就集成了激光、电解两种能场的优势，兼具适材广、去材快、表面质量高、无工具损耗等优点，极具竞争力和应用前景。
2、公开号为202210694361.5的中国专利公布了一种激光-射流电解复合加工双管工具电极，该装置采用环带激光束与外喷内吸的双管工具电极耦合，使待加工工件在激光辐照热场、电场、电化学场、流场等的协同作用下被蚀除形成凹槽，此种工具电极虽然尺寸达到厘米级，能够实现金属构件高效的大面积铣削，但是激光在电解液束中的反射和折射使激光到达工件表面之前损耗严重。
3、公开号为202310667383.7的中国专利公布了一种异轴激光-电
4、综上所述，现有的激光-电解复合铣削方法具有一定的局限性，无法兼具激光能量损耗少、电解加工定域性好、装置结构简单等优点。为此在现有的研究和技术基础上，本专利技术提出一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极。
技术实现思路
1、针对现有激光-电解复合铣削加工技术的不足，本专利技术提出一种能够实现高加工效率、高加工质量、高加工精度的激光电解复合铣削加工方法。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下。
3、一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，包括电极主体、电解液循环系统和电解电源；其特征在于：它还包括2束线带激光和2个反光镜；所述的电极主体包括1个出液通道和2个左右对称地设置于出液通道两侧的回液通道；所述的出液通道和2个回液通道的横截面均为矩形，它们的长边相等且彼此平齐；所述的2个回液通道横截面的长边所对应的外侧壁包括透光部和非透光部；所述的透光部无缝地固定连接于非透光部的正下方；所述的2个反光镜均为一长方形平面镜，它们分别左右对称地设置于电极主体的两侧，所述的反光镜长度方向的几何轴线与电极主体横截面的长边平行；所述的反光镜可绕其长度方向的几何轴线精密旋转360度，旋转精度为0.01度；所述的出液通道的正上方设置有一个出液口；所述的2个回液通道的左右两侧对称地分别各设置有1个回液口；所述的2束线带激光分别经2个反光镜反射后再各自透过两侧的透光部，最后聚焦于的工件阳极的过渡表面上。
4、所述的电极主体除透光部外均由耐酸碱腐蚀的金属材料制成，所述的透光部由外表面镀有透光膜的k9玻璃制成。
5、所述的出液通道的横截面的宽为1～1.5mm，2个回液通道的横截面的宽为1.5～2mm，这样能够使电解液尽可能完全的从回液通道抽走；所述的出液通道和2个回液通道的横截面的长相等且它们的长宽比均大于30，这使得在保证更大的单次铣削面积的前提下，工具阴极的横截面积更小，从而能有更高的电流密度；所述的出液通道与回液通道的壁厚均为1～1.5mm。
6、所述的2个反光镜长度方向的几何轴线水平相距8～10mm，并且它们与电极主体底平面的竖直距离相等，均为4～5mm，可使线带激光经反光镜反射后能够成功到达被加工工件的表面。
7、所述的反光镜的宽度为8～10mm，长度比回液通道长5～8mm，保证了线带激光能够完全被反光镜反射；所述的回液通道的长度比线带激光长0～1mm，保证了线带激光能够不被遮挡的完全从透光部射出。
8、所述的透光部和非透光部的高度之比为5～6；所述的透光部的高度为3～4mm。
9、本专利技术技术方案的激光-电解复合铣削工具阴极的工作原理简述如下。
10、s1.安装固定工件，将工具阴极竖直放置于工件待加工起始区的正上方，并调整工具阴极使其下端面与工件平行且与工件的表面的间隙达到设定值；
11、s2.将工件电气连接于电源的正极，阴极主体电气连接于电源的负极。调整2个反光镜的旋转角度使经过反光镜反射的线带激光在工件的表面达到设定的间距；
12、s3.启动并调整电解液循环系统，使电解液以设定的速度和压力通过出液口进入出液通道后再以设定的速度和压力经过回液通道后从回液口抽出；
13、s4.启动激光系统以及电源开关的同时驱动工具阴极以设定的进给速度v按照给定的路径移动。此时，工具阴极下端所对应的工件材料在激光烧蚀、电化学溶解的作用下被去除实现激光-电解复合铣削加工；
14、s5.当工具阴极按照设计的扫描轨迹路径并按设定的加工参数完成所有加工操作后，同时关闭电源和激光系统，然后关闭电解液循环系统，卸下工件并清洗，加工完成。
15、本专利技术与现有技术相比，主要优点如下。
16、1.工艺稳定性大幅提高，加工成本更低。本专利技术方案把线带激光从侧边射入电解液并作用于加工区，大幅减小了激光与电解液的相互作用距离，进而一方面大幅减少了电解加工时电解液以及电解加工产物对激光传输过程与光束质量的影响，使照射到工件表面的线带激光的光束质量与能量更加稳定，另一方面也大幅减少了激光对电解液的加热作用，显著减小电解液过热沸腾、汽化气泡过多等现象，进而减小电解液的维护成本。综合而言，新技术方案的工艺稳定性能大幅提高，加工成本更低。
17、2.激光损耗更少，激光利用率更高。本专利技术的线带激光侧入式照射加工区，使得激光在电解液中的传播距离显著减小，降低了激光能量的损耗，增加了激光利用率，进而使激光对工件阳极表面钝化膜的活化作用增强，提高了电化学铣削效率。
18、3.装置简单，易于实现。本技术方案大幅简化了刀头本体的结构和加工成本，无需考虑其棘手的密封、透光问题，也避免了常规的激光与电解液同轴传输式的反复清洗透光玻璃等操作。
19、4.电解加工定域性好。采用电解液从中间进液通道喷出又经两侧的出液通道吸除的内喷外吸式的给液方式，相比于与其给液方式相反的外喷内吸式，本工具阴极顺应电解液到达工件表面后向两侧外溢的液流流向，使电解液呈回吸式被抽走，大幅减小了电解液向外发散程度，进而减小了工具电极喷口端部电解液与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，包括电极主体(1-1)、电解液循环系统(4)和电解电源(2)；其特征在于：它还包括2束线带激光(1-2)和2个反光镜(1-3)；所述的电极主体(1-1)包括1个出液通道(1-1-1)和2个左右对称地设置于出液通道(1-1-1)两侧的回液通道(1-1-2)；所述的出液通道(1-1-1)和2个回液通道(1-1-2)的横截面均为矩形，它们的长边相等且彼此平齐；所述的2个回液通道横截面的长边所对应的外侧壁包括透光部(1-1-6)和非透光部(1-1-5)；所述的透光部(1-1-6)无缝地固定连接于非透光部(1-1-5)的正下方；所述的2个反光镜(1-3)均为一长方形平面镜，它们分别左右对称地设置于电极主体(1-1)的两侧，所述的反光镜(1-3)长度方向的几何轴线与电极主体(1-1)横截面的长边平行；所述的反光镜(1-3)可绕其长度方向的几何轴线精密旋转360度，旋转精度为0.01度；所述的出液通道(1-1-1)的正上方设置有一个出液口(1-1-3)；所述的2个回液通道(1-1-2)的左右两侧对称地分别各设置有1个回液口(1-1-4)；所述的2束
2.根据权利要求书1所述的一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，其特征在于：所述的电极主体(1-1)除透光部(1-1-6)外均由耐酸碱腐蚀的金属材料制成，所述的透光部(1-1-6)由外表面镀有透光膜的K9玻璃制成。
3.根据权利要求书1所述的一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，其特征在于：所述的出液通道(1-1-1)的横截面的宽为1～1.5mm，2个回液通道(1-1-2)的横截面的宽为1.5～2mm；所述的出液通道(1-1-1)和2个回液通道(1-1-2)的横截面的长相等，且它们的长宽比均大于30；所述的出液通道(1-1-1)与回液通道(1-1-2)的壁厚均为1～1.5mm。
4.根据权利要求书1所述的一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，其特征在于：所述的2个反光镜(1-3)长度方向的几何轴线水平相距8～10mm，并且它们与电极主体(1-1)底平面的竖直距离相等，均为4～5mm。
5.根据权利要求书1所述的一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，其特征在于：所述的反光镜(1-3)的宽度为8～10mm，长度比回液通道(1-1-2)长5～8mm；所述的回液通道(1-1-2)的长度比线带激光(1-2)长0～1mm。
6.根据权利要求书1所述的一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，其特征在于：所述的透光部(1-1-6)和非透光部(1-1-5)的高度之比为5～6，透光部(1-1-6)的高度为3～4mm。
...【技术特征摘要】
1.一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，包括电极主体(1-1)、电解液循环系统(4)和电解电源(2)；其特征在于：它还包括2束线带激光(1-2)和2个反光镜(1-3)；所述的电极主体(1-1)包括1个出液通道(1-1-1)和2个左右对称地设置于出液通道(1-1-1)两侧的回液通道(1-1-2)；所述的出液通道(1-1-1)和2个回液通道(1-1-2)的横截面均为矩形，它们的长边相等且彼此平齐；所述的2个回液通道横截面的长边所对应的外侧壁包括透光部(1-1-6)和非透光部(1-1-5)；所述的透光部(1-1-6)无缝地固定连接于非透光部(1-1-5)的正下方；所述的2个反光镜(1-3)均为一长方形平面镜，它们分别左右对称地设置于电极主体(1-1)的两侧，所述的反光镜(1-3)长度方向的几何轴线与电极主体(1-1)横截面的长边平行；所述的反光镜(1-3)可绕其长度方向的几何轴线精密旋转360度，旋转精度为0.01度；所述的出液通道(1-1-1)的正上方设置有一个出液口(1-1-3)；所述的2个回液通道(1-1-2)的左右两侧对称地分别各设置有1个回液口(1-1-4)；所述的2束线带激光(1-2)分别经2个反光镜(1-3)反射后再各自透过两侧的透光部(1-1-6)，最后聚焦于的工件阳极(3)的过渡表面上。
2.根据权利要求书1所述的一种侧入式线带激光-电解复合铣削工具阴极，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：明平美，高亚丽，王凯军，王建树，牛屾，刘欢，杨广宾，李冬冬，李亚辉，赵荣博，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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