管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置与方法，属于电解加工领域。其特征在于：通过在管电极表面增加磨粒，借助管电极高速旋转时磨粒产生的磨削力去除电解加工中由于部分缺液而未及时电解去除掉的阳极金属以及钛合金表面形成的钝化层，促使电解加工高效进行；加工时管电极高速旋转，其侧壁上均布若干窄缝高速喷液，促使电解加工区产物快速排出；管电极底部有径向或轴向吹气口，该吹气口可使电解液出口处保持一定的气压（背压），促使加工区域电解液流场更加稳定，有利于提高加工区域工件表面质量。所述的加工装置包括以下组件：旋转接管、进风管道、侧壁多槽管电极、工控机、电解加工机床、大功率直流电源、电解液循环系统。本发明专利技术对提高电解液流速及快速排出产物，确保一次性电解切割大厚度工件有重要意义。

Device and method for multi electrode electrolysis cutting of tube electrode abrasive particles

The invention relates to a device and a method for multi electrode electrolysis cutting processing of tube electrode abrasive particles, which belongs to the field of electrochemical machining. Its characteristics are as follows: by adding the abrasive grain on the surface of the tube electrode and using the grinding force produced by the abrasive particles at the high-speed rotation of the tube electrode, the anode metal which is not removed from the electrolysis in time, and the passivation layer formed on the surface of the titanium alloy is removed in the electrolysis process, so that the electrolytic machining is highly effective, and the tube electrode is rotating at a high speed. A number of narrow slit high speed jetting liquid is distributed on the side wall to promote the rapid discharge of the product in the electrochemical machining zone, and the bottom of the tube electrode has radial or axial air blows. The outlet can keep the outlet of the electrolyte at a certain pressure (back pressure) to make the flow field of the processing area more stable and improve the surface quality of the workpiece in the processing area. Quantity. The processing device includes the following components: the rotating nozzle, the air inlet pipe, the side wall multi slot tube electrode, the industrial control machine, the electrochemical machining machine, the high-power DC power supply and the electrolyte circulation system. The invention is of great significance for improving the flow rate of electrolyte and rapidly discharging products, and ensuring the one-time electrolytic cutting of large thickness workpieces.

【技术实现步骤摘要】
管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置与方法
本专利技术的一种管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置与方法，属于电解加工领域。
技术介绍
在航空航天等领域，一些关键连接部件，多使用钛合金等难加工材料，对这些材料的加工要求加工后表面无重铸层和微裂纹。此外，某些零部件截面形状比较复杂且深宽比较大，材料去除量也很大。因此，如何实现难加工材料高效率和高质量加工已经成为航空航天领域的难题。传统切削加工刀具磨损严重，加工工艺也很复杂，通常会在加工的工件的表面产生残余应力，形成加工硬化层。而在特种加工中广泛使用的激光加工和电火花加工通常会在工件表面产生重铸层，重铸层是熔融材料在零件表面快速冷却形成的淬火铸造组织，内部常含有微裂纹。当零件再恶劣条件下长期工作时，微裂纹会扩大，最终导致整个零件的断裂。电解喷射切割加工技术，采用管状电极作为加工工具，工具结构比较简单，可以避免常规电解加工中复杂的阴极工具设计，缩短了阴极工具设计制造的时间和成本；采用管电极窄缝喷液加工方式，在数控系统的控制下，更容易实现复杂型面的加工。在切割深宽比较大的零件时，电解液在较小的加工间隙中流入和流出都很困难，深度越大，电解液流动沿程的压力损失越大，使得电解产物排出不畅，加工区域流场混乱，最终导致加工效率低、加工表面质量差。另外，电解切割深宽比较大的零件时，电解液流动可能比较紊乱，随着进给速度的加大，在某些加工区域可能会由于缺液而使得部分阳极金属未被电解去除，从而出现打火短路而导致加工中断。因此，提高电解切割加工间隙内电解产物排出和电解液更新速度、保证加工区域电解液流动均匀稳定和快速去除未被电解的部分阳极金属是加工深宽比较大工件需要解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提高电解切割加工间隙内电解液流速，促使电解产物快速排出，提高电解切割加工速度和加工质量，提出一种管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置与方法。一种管电极磨粒辅助多槽电解切割工具，其特征在于：包括管电极、旋转接管、进气管道；其中管电极的空腔被隔板分成上下两部分，上部空腔侧壁开有电解液窄缝，且侧壁上均布磨粒；下部空腔侧壁均布若干吹气孔；其中旋转接管的第一端与管电极下部分的末端通过轴承及密封圈连接，旋转接管的第二端通过密封圈与进气管道的第一端连接；气体由气泵提供，通过进气管道的第二端进入到管电极下部空腔，经由吹气孔吹出。所述管电极磨粒辅助多槽电解切割工具的电解切割方法，其特征在于：电解切割时，借助管电极高速旋转时磨粒产生的磨削力去除电解加工中由于部分缺液而未及时电解去除掉的阳极金属；气体由气泵提供，通过进气管道的第二端进入到管电极下部空腔，经由吹气孔吹出，此处保持一定的气压，促使加工区域电解液流场更加稳定。在超厚零件电解切割加工中，加工区域流体在重力作用下容易从工件窄缝底部快速流走，从而导致加工区域缺液，通过在管电极底部增加吹气装置，在窄缝底部给予一定的气压，减缓窄缝底部电解液的流失，稳定加工区域的流体，从而保证电解加工过程的稳定进行。上述管电极磨粒辅助多槽电解切割工具，其特征在于：包括管电极、转接管、旋转接管、进气管道；其中管电极的末端封闭，管电极侧壁开有电解液窄缝，且侧壁上均布磨粒；其中管电极末端安装在转接管第一端内，转接管内壁与管电极外壁之间的留有气体通道，转接管第一端的端面封闭后均匀开设若干与上述气体通道相通的吹气孔；转接管的第二端通过轴承及密封圈与旋转接管的第一端连接，旋转接管的第二端通过密封圈与进气管道的第一端连接；气体由气泵提供，通过进气管道的第二端进入转接管，经由吹气孔吹出。气体从吹气孔喷出，在窄槽底部沿管电极径向形成一定气压，阻止加工区域电解液快速流失，从而保证加工区域（特别是窄缝下部区域）始终有较为充足的电解液，进而提供加工区域流场的稳定性。上述管电极磨粒辅助多槽电解切割工具的电解切割方法，其特征在于：电解切割时，借助管电极高速旋转时磨粒产生的磨削力去除电解加工中由于部分缺液而未及时电解去除掉的阳极金属；气体由气泵提供，通过进气管道的第二端进入转接管，经由吹气孔吹出，此处保持一定的气压，促使加工区域电解液流场更加稳定。气体从转接管的吹气孔喷出，在窄槽底部沿管电极轴向形成一定气压，阻止加工区域电解液快速流失，从而保证加工区域（特别是窄缝下部区域）始终有较为充足的电解液，进而提供加工区域流场的稳定性。本专利技术具有如下优点：1、管电极侧壁上均布的磨粒，在管电极的高速旋转作用下，借助管电极高速旋转时磨粒产生的磨削力去除电解加工中由于部分缺液而未及时电解去除掉的阳极金属，促使电解切割过程高效进行。2、管电极在加工过程中会高速旋转，在高速旋转离心力的作用下，从侧壁窄缝中喷出的电解液在加工区域流动更加均匀稳定。3、径向吹风装置（如图2）的旋转接管的第一端与管电极的一端通过轴承及密封圈连接，旋转接管的第二端通过密封圈与进气管道的第一端连接；气体通过气泵提供，由进气管道进入径向吹气旋转接管中，最后经过底部有吹气孔管电极底部圆孔喷出，在窄槽底部沿管电极径向形成一定气压，阻止加工区域电解液快速流失，从而保证加工区域（特别是窄缝下部区域）始终有较为充足的电解液，促使电解切割加工稳定进行。底部有吹气孔管电极与径向吹气旋转接管之间由径向吹气轴承相连接，在加工时底部有吹气孔管电极高速旋转，而径向吹气旋转接管静止不动。4、轴向吹风装置（如图3）的旋转接管的第一端与转接管的第一端通过轴承及密封圈连接，旋转接管的第二端通过密封圈与进气管道的第一端连接；转接管的第二端通过密封圈以过盈配合的方式与管电极的一端连接。气体通过气泵提供，由管道进入径向吹气旋转接管中，最后经过转接管端部群孔喷出，在窄槽底部沿管电极轴向形成一定气压，阻止加工区域电解液快速流失，从而保证加工区域（特别是窄缝下部区域）始终有较为充足的电解液，促使电解切割加工稳定进行。转接管一端与径向吹气旋转接管之间由轴向吹气轴承相连接，而底部无吹气孔管电极一端插入转接管另一端中心孔中，两者之间为过盈配合；加工时，转接管与底部无吹气孔管电极同速转动，而径向吹气旋转接管保持静止。附图说明图1是管电极磨粒辅助多槽电解切割加工示意图；图2是管电极磨粒辅助装置径向吹气方式结构剖视图；图3是管电极磨粒辅助装置轴向吹气方式结构剖视图；图4是管电极磨粒辅助多槽电解切割加工装置示意图；其中标号名称：1．工件，2.进气管道，3.管电极，4.吹气口，5.磨粒，6.窄缝，7.转接管，8.旋转接管，9.电解加工机床，10.工控机，11.电脑，12.大功率直流电源，13.压力流量表，14.单向阀，15.恒压力泵，16.过滤器，17.电解液槽。具体实施方式图1所示的管电极磨粒辅助多槽电解切割加工示意图中，首先调整管电极3侧壁喷液缝与工件1之间的间距；然后，打开恒压力泵15，调整供液压力参数；最后，在控制系统中设定加工工艺曲线与加工参数，打开电源开始加工，待刀具完全切入工件后，打开鼓风机，调整鼓风机的吹气压力参数，保证加工区域电解液可以平缓稳定流出。图2所示的管电极磨粒辅助装置径向吹气方式结构剖视图中，气体通过气泵提供，由进气管道2进入旋转接管8中，最后经过管电极3底部吹气孔喷出，在窄槽底部沿管电极径向形成一定气压，阻止加工区域电解液快速流失，从而保证加工区域（特别是窄缝下部区域）始终有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管电极磨粒辅助多槽电解切割工具，其特征在于：包括管电极（3）、旋转接管（8）、进气管道（2）；其中管电极（3）的空腔被隔板分成上下两部分，上部空腔侧壁开有电解液窄缝，且侧壁上均布磨粒；下部空腔侧壁均布若干吹气孔（4）；其中旋转接管（8）的第一端与管电极（3）下部分的末端通过轴承及密封圈连接，旋转接管（8）的第二端通过密封圈与进气管道（2）的第一端连接；气体由气泵提供，通过进气管道（2）的第二端进入到管电极（3）下部空腔，经由吹气孔吹出。

【技术特征摘要】
1.一种管电极磨粒辅助多槽电解切割工具，其特征在于：包括管电极（3）、旋转接管（8）、进气管道（2）；其中管电极（3）的空腔被隔板分成上下两部分，上部空腔侧壁开有电解液窄缝，且侧壁上均布磨粒；下部空腔侧壁均布若干吹气孔（4）；其中旋转接管（8）的第一端与管电极（3）下部分的末端通过轴承及密封圈连接，旋转接管（8）的第二端通过密封圈与进气管道（2）的第一端连接；气体由气泵提供，通过进气管道（2）的第二端进入到管电极（3）下部空腔，经由吹气孔吹出。2.利用权利要求1所述管电极磨粒辅助多槽电解切割工具的电解切割方法，其特征在于：电解切割时，借助管电极高速旋转时磨粒产生的磨削力去除电解加工中由于部分缺液而未及时电解去除掉的阳极金属；气体由气泵提供，通过进气管道（2）的第二端进入到管电极（3）下部空腔，经由吹气孔吹出，此处保持一定的气压，促使加工区域电解液流场更加稳定。3.一种管电极磨粒辅助多槽电解切割工具，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲宁松，刘洋，岳小康，李寒松，
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