本发明专利技术公开了一种离散悬浮阴极电化学加工装置，包括与阳极工件相对实现电化学加工的阴极。其中，阴极以浮动连接方式设置于支撑单元，悬浮于阳极上。悬浮是指：阴极的部分重力由阴阳极间电解液的静压力和动压力支撑，另一部分重力由支撑单元支撑。此外，阴极下部以离散方式设置双流道阴极加工凸起部。本发明专利技术悬浮式阴极阻断工件定位误差向加工误差传递，通过阴极离散化扩大电化学作用在工件表面的分布范围，同时辅以脉冲电流减小加工间隙，强化阴极精度向工件精度的复映，从而大大提高了加工精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电化学加工装置，更具体地说，涉及电化学加工阴极支撑方式与结构的改进。
技术介绍
电化学加工由于具有不受材料硬度和韧性的限制、获得的表面形貌优良、表面整平效率高等优点，被广泛用于各类金属零件表面加工，但长期以来，电化学表面加工主要用于改善零件表面粗糙度。随着社会生产发展，在电化学表面光整加工过程中提高宏观成型精度为实际生产所需要。根据电化学加工材料去除机理，提高宏观成型精确性的关键是提高去除量对极间间隙的敏感性，这要求加工间隙在保证加工稳定的条件下，尽可能的小。目前减小加工间隙的主要手段是在电化学加工中使用脉冲电流。根据公开资料，目前脉冲电解成型加工，最小极间间隙可达50 μ m，精密度接近50 μ m ;而脉冲电化学微细加工，加工间隙可达数百纳米，微细度达微米级，精密度达纳米级。关于其提高加工精度的机理，普遍认同的解释是1)脉冲效应改善了流场，减小了加工间隙；2)脉冲效应具有去极化作用，增强了电解液的非线性特性，强化了集中蚀除能力。脉冲效应在改善电解液非线性特性方面，对电化学成型加工和微细电化学加工没有本质区别，因而，减小加工间隙是电化学成型加工提高精度的关键，但难点在于电化学成型加工的电极面积大，电解液流程长，流场条件恶劣；保证加工间隙的阴极微小进给在微细加工中容易实现，而在宏观成型加工中，极小间隙条件下阴极进给的调整、控制都是难题。另外阴极结构及形状、阴极运动方式不仅影响极间间隙，对加工误差的形成规律也有影响。因而，从间隙形成机理与限制条件方面寻求减小间隙并能稳定加工的手段，掌握影响加工误差的机理和规律，是充分发挥电化学精密加工潜力的关键。精密加工阶段的主要误差来源是工件定位误差向加工误差的传递和工件原始误差的遗传。从传递误差角度，电化学作用的非接触特性可以阻隔机床振动误差，而阴阳极间隙变化对去除量的反馈影响，又会使机床(工艺系统)运动误差向工件传递，因此，减小传递误差的关键是阻断机床运动误差通过阴极向工件传递；从遗传误差角度，常规电化学加工方式的电化学作用范围局限于零件局部，不能实现阴极精度向工件精度的有效复映，因此减小遗传误差的关键是扩大电化学作用在工件表面的分布范围并强化阴极精度向工件精度的复映能力。
技术实现思路
本专利技术离散悬浮阴极电化学加工装置，旨在解决现有电化学表面光整加工技术在提高加工精度能力方面不足的问题。通过阴极支撑方式与结构的改进，改善电化学光整加工的间隙条件，实现电化学小间隙加工，达到电化学光整加工过程中提高加工精度的目的。为了达到上述目的，本专利技术提供一种离散悬浮阴极脉冲电化学加工装置，包括与阳极工件相对实现电化学加工的阴极，所述阴极以浮动连接方式设置于支撑单元，悬浮于所述阳极上。其中浮动连接的意思是指阴极在xy平面内可平动；悬浮的意思是指阴极的部分重力由阴阳极间电解液的静压力和动压力支撑，另一部分重力由支撑单元支撑；当支撑单元的支撑力为零时，阴极完全由阴阳极间电解液的静压力和动压力支撑。优选方式下，所述阴极下部与所述阳极相对的表面以间隔离散方式设置若干凸台，每一所述凸台的最底面与所述阳极的间隙一致；每一所述凸台设置双流道，分别连通电解液泵；其中，一个流道的喷口设置于所述凸台的最底面，另一流道的喷口设置于所述凸台向下倾斜的坡型侧壁或所述凸台底部一侧向下倾斜的楔形底面处。最优方式下，所述支撑单元包括垂直所述工件被加工表面y方向移动的第一滑轨和平行所述工件被加工表面X方向移动的第二滑轨，以及X、y方向分别设置的拉力调节机构。其中，所述阴极固定于所述第一滑轨上，所述第一滑轨安装于y方向直线轴承上；所述y方向直线轴承安装于支撑板上；所述支撑板的背侧设置相互配合的第二滑轨和X方向直线轴承，所述支撑板与X方向直线轴承固定连接，并由所述X方向直线轴承13支撑；所述第二滑轨连接了固连于固定机体上的支撑座。所述支撑座由安装所述加工装置的机床固定， 由机床保证支撑座在加工过程中与工件中心轴线相对位置固定。所述X方向拉力调节机构包括通过螺栓、螺母栓定于所述第二滑轨连接的滑轨支撑座。所述螺栓的内侧端部连接弹簧，所述弹簧的另一端固连于所述支撑板或X方向直线轴承上；所述螺母位于所述螺栓的外侧端，并卡接限定于所述滑轨支撑座。所述y方向拉力调节机构包括通过螺栓、螺母栓定于所述固定块，所述螺栓的下侧端部连接弹簧，所述弹簧的另一端固连于所述第一滑轨。所述螺母位于所述螺栓的上侧端，并卡接限定于所述固定块。所述阴极设置于所述y方向第一滑轨上。此外，所述X方向和y方向拉力调节机构还可选用气压弹性装置实现。优选方式下，所述X方向滑轨机构为上下对称设置的两组，所述y方向滑轨机构为左右对称设置的两组；所述拉力调节机构为对称设置的两组或多组。本专利技术提高精度的技术原理是回转件电化学复合加工过程中，通过阴极悬浮，阻断零件定位误差向加工误差传递；采用离散化阴极扩大电化学作用范围，以阴极精度向阳极精度的复映纠正工件遗传误差；利用电解液液膜支撑阴极悬浮，实现阴极以小间隙随材料去除向工件表面实时自动进给；阴极离散化减薄单片阴极厚度，辅以脉冲效应，强化小间隙加工特性，提高精度复映能力。本专利技术悬浮式阴极阻断工件定位误差向加工误差传递；通过阴极离散化扩大电化学作用在工件表面的分布范围，同时引入脉冲电流减小加工间隙，强化阴极精度向工件精度的复映。其有益效果是I)阴极精度向加工精度的复映能力恒定由于阴极在加工过程中无损耗，对单个零件加工，阴极精度在整个加工过程中能始终保持稳定，对批量加工，不同零件的加工精度也能趋向一致，有利于提高加工精度的稳定性和一致性。2)间隙调整简单、工艺系统鲁棒性好离散悬浮式阴极对精度的修正完全依赖于阴阳极间隙变化形成的阴极自动进给系统，在加工过程中，随阳极材料去除，间隙有变大的趋势，但是由于阴极是由间隙电解液的动静压浮动支撑的，动静压与外载平衡能实现阴极向工件实时自动进给，加工过程中不需要间隙的附加调整环节。3)增加了电化学加工的可控参量采用离散阴极，单片阴极的厚度h和阴极离散范围Θ可作为两项调节参量，单片阴极厚度h决定电化学作用在工件局部的分布范围，影响工件波纹度；阴极离散范围Θ决定电化学作用在工件的宏观分布范围，影响工件精度。附图说明图I是本专利技术离散悬浮阴极电化学加工的原理示意图；图2是离散悬浮阴极电化学加工在平面上的应用状态示意图；图3是X方向拉力调节机构一种实施例的原理结构示意图；图4是X、y方向直线轴承和支撑板、滑轨的连接结构示意图；图5是完全弧形离散悬浮阴极结构的原理示意图；图6是部分楔形离散悬浮阴极结构的原理示意图；图7是图5和图6中的A向投影结构示意图；图8是图5所示完全弧形离散悬浮阴极加工的状态示意图；图9是图6所示部分楔形离散悬浮阴极加工的状态示意 图10是y方向拉力调节机构一种实施例的原理结构示意图；图11是图I中的B向投影结构示意图；图12是本专利技术离散悬浮阴极电化学加工与机械加工复合的原理示意图。图中1磨具、2工件、3y方向拉力调节机构、4y方向滑轨、5y方向直线轴承、6x方向拉力调节机构、7x方向滑轨、8阴极、9滑轨支撑座、10螺母、11螺栓、12弹簧、13x方向直线轴承、14电解液外流道接管、15支撑板、16喷口、17电解液流道、18流道阀门、19电解液、20螺母、2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离散悬浮阴极电化学加工装置，包括与阳极工件相对实现电化学加工的阴极，其特征在于，所述阴极以浮动连接方式设置于支撑单元，悬浮于所述阳极上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庞桂兵，彭彦平，赵秀君，张利萍，徐文骥，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：
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