[發明專利]開槽電解加工方法及開槽工具

無效

• 申請號: 200910025803.1
• 申請日: 2009-03-10
• 公開（公告）號: CN101524778A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 朱荻;劉嘉;朱增偉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H9/00
• 分類號: B23H9/00;B23H9/14;B23H9/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 魏學成

技術領域

本發明涉及一種新型的開槽電解加工方法及開槽工具，屬于電解加工技術領域。

背景技術

電解加工是利用金屬在電解液中發生電化學陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加工方法。具有工具無損耗、成本低、生產效率高、加工表面質量好、與材料硬度無關等優點。因此，電解加工在難加工材料零件、復雜形狀以及薄壁零件的加工中具有顯著優勢。

隨著航空工業的不斷發展，大量復雜、薄壁零件都采用難加工材料，尤其是航空發動機零件中，發動機整體葉盤、機匣都采用高溫合金、鈦合金等難加工材料。同時該類零部件結構復雜，加工精度要求高，其制造技術已經成為世界共同關注的難題。在航空發動機整體葉盤的加工中，為了形成扭曲的葉間通道，要重復進行數十次開槽加工。目前傳統的開槽加工方法主要有金屬切削加工、電解加工、電火花加工以及電火花線切割等。航空發動機零件多采用難加工材料，切削加工刀具消耗量大，成本高，針對某些窄通道葉盤類零件還存在刀具無法加工的干涉區。電火花加工，加工效率低，電極損耗大，加工表面會形成再鑄層和微裂紋。電火花線切割中，金屬絲在加工中均為繃緊的直線，所以一般只能實現直線展成曲面加工，無法進行復雜曲面加工。電解加工則憑借工具無損耗、成本低、生產效率高、加工表面質量好、與材料硬度無關等優點，在難加工材料的開槽加工中具有突出的優勢。

以往的電解加工開槽手段，通常采用橫截面是三角形或者矩形的成型中空電極，采用縫狀出液口(見文章“康敏、徐家文‘精密展成電解加工整體葉輪的陰極設計’工具技術，2001(10)，21-23”以及“朱永偉、胡平旺、徐家文‘整體葉輪數控展成電解加工陰極的設計’航空精密制造技術，2000(6)，25-27”)。上述電極形狀復雜，加工困難，試驗準備周期長。由于電解液流動時具有前沖效應，采用縫狀出液口，如圖6(A)所示，會出現出液口遠端流量遠大于近端的現象，近端由于流量小常出現缺液區，無法及時帶走加工產物，因此常在近端易發生短路，導致工件和電極損傷。該類結構工具電極在加工貫穿通道時，如圖7(A-B)，在工具電極14加工到零件貫穿時，電解液直接從貫穿通道流走進而無法流經待加工的側壁區域，使原有流場遭到破壞，加工將無法繼續，因此，如圖7(C)必須在零件毛坯15下增設金屬犧牲層16來維持流場不變。同時，在加工大型或槽通道過寬的零件時，將通道余量全部去除會出現加工面積過大，導致加工電流過大。因此，有必要設計結構簡單，可主動控制流場，即能夠適應扭曲窄槽加工，又能適應寬槽加工的工具電極。

發明內容

本發明目的在于克服金屬切削難以加工的扭曲窄槽，電火花開槽效率低、表面質量差，電火花線切割無法加工非直紋展成曲面以及傳統電解開寬槽耗能大、陰極加工難等不足，提供一種開槽電解加工方法及開槽工具。使其既能實現扭曲窄槽加工，又能實現大余量去除的寬槽加工。

一種開槽電解加工方法，其特征在于：(1)、采用成型中空金屬管作為工具電極，其管壁上具有規則排布的出液群孔；其孔徑、位置根據工具電極形狀和加工軌跡擇優排布。(2)、在工作時，電解液流入中空金屬管并從管壁的小孔內噴出，直接噴向零件被加工表面，形成正沖式流水方式；通過改變孔的分布控制流場；(3)、工具電極與電源負極相連，被加工工件與電源的正極相連；(4)、采用單頭進液或雙頭進液，在數控傳動裝置驅動下，完成曲線切割、套料，扭曲窄縫成型等加工。

上述開槽電解加工方法，采用單頭進液方式，即中空金屬管電極一端封閉，另一端進液，電解液從進液口流入，從小孔噴向加工面。

上述的開槽電解加工方法，采用雙頭進液方式時，即中空金屬管電極兩端都為進液口，電解液從兩端進液口同時流入，從小孔噴向加工面。

一種開槽電解加工工具，其特征在于：包括進液管電極、用于連接進液管電極與電解液供液管道的進液管電極夾具，上述進液管電極管壁上具有規則排布的出液群孔。

上述進液管電極為直行型，也可以為曲線型、U型。

本發明的有益效果在于

1、本發明提供了一種主動控制流場的電解開槽工具，采用孔作為出液口，可以強迫電解液從指定位置的小孔噴出，改變孔的位置，流場隨即改變，可實現流場主動控制。如圖6(B)，采用小孔出液口將顯著緩和電解液前沖效應，在出液口近端流場穩定、流量大，解決了流場中的缺液區問題。同時，在加工貫穿通道零件時，采用本發明的雙排群孔電極17，如圖7(D-F)，該結構可控制電解液按指定角度噴向毛坯側壁，使工具電極在流場發生突變下仍能繼續加工，實現無需犧牲層直接加工貫穿通道。因此，與傳統電解開槽工具相比，具有顯著優勢。