回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件及其加工方法，包括薄型工具阴极、包围在工具阴极外侧的随动进给式辅助阳极、在工具阴极内侧的固定式辅助阳极，工具阴极为薄壁结构，表面开有镂空窗口；随动式辅助阳极固定于工具阴极进给轴上，随动式辅助阳极靠近工件阳极一侧具有优弧扇形开口；固定式辅助阳极位置固定，靠近工件阳极一侧形状为弧形，两种辅助阳极比工件具有更高的电位。加工过程中，工件阳极和随动式辅助电极之间保持恒定电势差，内侧固定式辅助电极电位随加工进给深度的增加线性增大。本发明专利技术适用于表面具有凸台结构的环形件加工，能够有效提高电解加工中材料溶解定域性，提高电解加工精度。提高电解加工精度。提高电解加工精度。

【技术实现步骤摘要】
回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件及其加工方法


[0001]本专利技术涉及一种电解加工组件及电解加工方法，尤其涉及一种回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件及其加工方法。

技术介绍

[0002]机匣等大型薄壁回转体零件大多具有结构复杂、壁厚不均匀、材料难切削等特点，其加工精度、加工效率和稳定性一直是航空制造业的难题。用传统机械加工，道具损耗很大，加工周期长，加工费用高，加工完成后残余应力大，工件易变形。为解决薄壁机匣零件的加工难题，南京航空航天大学提出了一种新型的航空发动机薄壁机匣电解加工方法(申请号201410547093.X申请人南京航空航天大学，专利技术人朱荻朱增伟王宏睿王登勇)，使用单一回转体工具电极即可实现复杂型面的一次性加工成型。与传统的采用多个电极分度、分块、分工步加工的机匣电解加工方式相比，加工工序更为简单。此方法克服了传统电解加工工具设计困难、需后续去除“进出口痕迹”、加工工件易变形等问题，实现高效、高质量、低成本电解加工。
[0003]杂散腐蚀作为电解加工中的常见问题，严重制约电解加工精度。在上述的航空发动机薄壁机匣电解加工方法中，工件阳极非加工区的凸台表面存在杂散腐蚀，影响工件凸台结构成型质量。如何减少杂散腐蚀以提高电解加工精度已成为电解加工领域中的核心问题之一。
[0004]目前，表面具有凸台或扰流柱结构的机匣或火焰筒等结构的薄壁回转体零件越来越常见，上述零件表面的凸台、安装边等特征多为阵列结构，数量多，凸台尺寸小，结构复杂。上述薄壁回转体零件在电解加工过程中表面凸台成型质量受到杂散腐蚀较大影响。对于提高电解加工精度，目前采用的一些有效方法主要有：利用脉冲电解加工方法、使用低浓度的钝性电解液及采用混气电解加工方法。上述方法中能够有效提高电解加工精度，但都会降低加工效率。近年来，在传统加工方法基础之上，研究人员提出了一些新的解决手段来提高加工精度。如在专利“采用双极性电极的微细群坑电解加工方法及其双极性电极”(申请号200810022327.3申请人南京航空航天大学，专利技术人朱荻曲宁松钱双庆李冬林)中，其采用带有正负两个极性的电极进行群坑电解加工，利用带正电的辅助电极来减少坑侧壁的电场强度，从而提高电解加工精度。在专利“辅助电极管电极电解加工方法”(申请号201310199975.7申请人南京航空航天大学，专利技术人房晓龙曲宁松朱荻张玉冬)中，采用带有正电位差的辅助电极进行管电极加工以提高管电极电解加工群孔出口精度。在专利“回转体表面凸台结构电解加工双极性电极及其电解加工方法”(申请号201610022855.3申请人南京航空航天大学，专利技术人朱增伟朱荻王登勇王宁峰)中，采用双极性电极，根据凸台高度不同，辅助电极设置为固定及可往复运动的形式，加工过程中通过电子负载给辅助电极与凸台距离很近，可有效改变加工区凸台表面的电场分布，提高电解加工材料溶解定域性。
[0005]上述专利中微细群坑电解用双极性电极、辅助管电极、凸台结构电解用双极性电极都是通过改变加工间隙的电场分布，减少非加工区的杂散电流来提高电解加工精度，但
都有其局限性。微细群坑电解用双极性电极以及辅助管电极都是用于解决坑或孔类零件侧壁的杂散腐蚀问题；凸台结构电解用双极性电极不适用于高凸台结构的电解加工场合，且复杂的设计结构在实际加工中易发生弹簧卡顿的情况，影响加工效果。因此有必要设计一种加工方式更加简易、稳定且适用于高深度的凸台环形件加工的新型电极以提高工件表面的凸台加工成型精度。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件及其加工方法，适用于表面具有凸台结构的环形件加工，能够有效提高电解加工中材料溶解定域性，提高电解加工精度。
[0007]技术方案：本专利技术所采用的技术方案是一种回转体表面凸台电解加工双极性电极组件，包括工具阴极、包围在工具阴极外侧的随动式辅助阳极、在工具阴极内侧的固定式辅助阳极；工具阴极为薄壁结构，表面开有镂空窗口；随动式辅助阳极固定于工具阴极进给轴上，随动式辅助阳极靠近工件阳极一侧具有优弧扇形形状开口；固定式辅助阳极位置固定，靠近工件阳极一侧形状为弧形，加工时随动式辅助阳极与固定式辅助阳极比工件阳极具有更高电位，随动式辅助阳极和固定式辅助阳极采用不溶于加工用电解液的材料制成。
[0008]加工时所述工件阳极和随动式辅助阳极之间保持恒定电势差，工件阳极和固定式辅助阳极之间电势差随进给深度的增加线性增加。
[0009]工具阴极连接电源的负极，工件阳极、外侧随动式辅助阳极、内侧固定式辅助阳极连接电源的正极；两个电子负载均设置为变压模式，用以依据内侧固定式辅助阳极与工件之间的进给距离进行电位调整，随进给深度增加而线性增大。第一电子负载接于工件阳极与外侧随动式阳极、第二电子负载接于辅助阳极与内侧固定式辅助阳极之间，保证外侧随动式辅助阳极、内侧固定式辅助阳极比工件阳极具有更高的电位。
[0010]所述工具阴极为薄壁结构，壁厚通常0.1
‑
0.3mm，表面开有镂空窗口结构，加工过程中与工件阳极同步对转。工具阴极表面窗口内壁不需要进行绝缘处理，制造工艺简单，成本较低。
[0011]所述外侧随动式辅助阳极固定于工具阴极进给轴上，加工时与工具阴极同步进给，外侧辅助阳极为具有优弧扇形开口的圆环形状，优弧扇形开口靠近工件阳极一侧，该优弧扇形开口对应的随动式辅助阳极缺失的角度2β范围需大于与工具阴极距离范围为0.5
‑
2mm，加工过程中随工具阴极一同进给。
[0012]所述内侧固定式辅助阳极加工时固定不动，靠近工件阳极一侧形状为弧形，初始时刻与工件阳极距离0.5
‑
4mm，具体初始距离取决于进给深度，辅助电极电位随进给深度增加而线性增大。固定式辅助阳极电位的变化范围为8V
‑
30V。加工过程中不随工具阴极进给，可通过电位变化满足较大深度凸台加工；
[0013]所述外侧随动式辅助阳极可通过更高电位吸引所述工件阳极表面凸台侧壁电场线，提高加工区域材料的定域性溶解；所述内侧固定式辅助阳极可通过高电位吸引所述工件阳极表面凸台顶部电场，减少凸台项部表面材料溶解；
[0014]本专利技术还提出一种回转体表面凸台电解加工双极性电极组件的电解加工方法，应用于上述组件中，在加工时，工具阴极与工件阳极以相同的角速度同步对转，阴极以恒定进
给速度向工件阳极靠近；外侧随动式辅助阳极固定于工具阴极进给轴上，随工具阴极一同进给，不随工具阴极一起旋转；内侧固定式辅助阳极固定安装于夹具上，加工过程中不发生进给或旋转运动。
[0015]加工过程中，工件阳极和外侧随动式辅助阳极之间保持恒定电势差、工件阳极和内侧固定式辅助阳极之间保持随进给深度线性变化的电势差，由电解加工中的电场分布规律分析可得，具有更高电势的辅助电极可以有效改变所加工凸台结构附近的电场分布，减少工件阳极上所加工凸台的表面的杂散电流，如外侧辅助阳极可以吸引阳极工件凸台底部非加工区域的杂散电流，内侧辅助阳极可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件，其特征在于：包括工具阴极(6)、包围在工具阴极外侧的随动式辅助阳极(2)、在工具阴极内侧的固定式辅助阳极(3)；工具阴极(6)为薄壁结构，表面开有镂空窗口；随动式辅助阳极(2)固定于工具阴极(6)进给轴上，随动式辅助阳极(2)靠近工件阳极(5)一侧具有优弧扇形开口；固定式辅助阳极(3)位置固定，靠近工件阳极(5)一侧形状为弧形，加工时随动式辅助阳极(2)与固定式辅助阳极(3)比工件阳极(5)具有更高电位，随动式辅助阳极(2)和固定式辅助阳极(3)采用不溶于加工用电解液的材料制成。2.根据权利要求1所述的回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件，其特征在于：加工时所述工件阳极(5)和随动式辅助阳极(2)之间保持恒定电势差，工件阳极(5)和固定式辅助阳极(3)之间电势差随进给深度的增加线性增加。3.根据权利要求1所述的回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件，其特征在于：所述随动式辅助阳极(2)靠近工件阳极(5)一侧具有优弧扇形开口，该优弧扇形开口对应的随动式辅助阳极(2)扇形缺失的角度范围大于其中，R为随动式辅助阳极(2)扇形半径、r1为工件阳极(5)的初始半径、r2为工具阴极(6)的半径、s为进给深度。4.根据权利要求1所述的回转体表面凸台电解加工用双极性电极组件，其特征在于：所述的加工时随动式辅助阳极(2)与固定式辅助阳极(3)比工件阳极(5)具有更高电位，采用的电连接方式为：工具阴极(6)连接电源(1)的负极，工件阳极(5)、随...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登勇，汪倩倩，张军，朱荻，朱增伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：