[發明專利]雙管組合式工具陰極及其電解銑磨復合加工方法

有效

• 申請號: 201710305002.5
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107225299B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 曲寧松;牛屾;李寒松;付書星
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H3/04
• 分類號: B23H3/04;B23P15/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明涉及一種雙管組合式工具陰極及其電解銑磨復合加工方法，屬于電解磨削復合加工領域。本發明提出的雙管組合式工具陰極包括內管、外管、橡膠密封圈和螺栓。其中，外管出液孔直徑大于內管出液孔直徑且孔中心線重合，內管長度大于外管長度，外管上電鍍有金剛石磨粒層，內管與外管通過內管定位凸臺定位，橡膠密封圈位于內管連接凸臺的下端面，利用螺栓連接外管導向孔和內管連接凸臺上的螺紋孔并緊固內、外管。加工時，電解液從內管通孔流入，經內管出液口流向外管出夜孔，再噴到工件的加工表面。極間間隙內回流的難溶性加工產物經外管出液孔進入內、外管之間的環形容腔中，可有效改善加工產物聚集在出液孔內的現象。當金剛石磨粒層磨損嚴重時，只需更換外管即可。本發明可顯著提高電解銑磨復合加工的加工穩定性和加工效率。

技術領域

本發明涉及一種雙管組合式工具陰極及其電解銑磨復合加工方法，屬于電解磨削復合加工領域。

背景技術

為減輕結構重量、減少零件數量、提高發動機推重比，整體構件被越來越多的采用在現代飛行器中，比如整體葉輪、整體機匣、整體擴壓器等。這些整體構件多采用鈦合金、高溫合金等難切削材料，且尺寸大、特征復雜、結構輕薄，具有較高的材料去除比。例如，我國某型飛機鈦合金緣條零件，要在尺寸 1300×500×90mm的毛坯上加工出筋厚3mm、腹板厚度3~6mm 的緣條類零件，其粗加工材料去除量達到約90%。因此，如何經濟的實現難切削合金的高效去除，依然是現代制造業面臨的一個難題。

目前，對于加工鈦合金、高溫合金等難切削材料的整體構件，常用的制造工藝有數控銑削、電火花加工、電解加工。然而，由于這些材料的導熱系數低、高溫強度高，采用數控銑削加工時切削力大、切削溫度高，使得刀具磨損快、加工硬化嚴重、工件殘余應力大，導致加工效率低、加工成本高、工件易變形。當采用電火花加工時，不僅加工效率仍然有限，而且工件加工表面易形成再鑄層、熱影響區和微裂紋，會影響整體構件的疲勞強度和工作壽命。盡管電解加工具有工具陰極無損耗、加工效率高、加工無應力等優點，但是在陽極溶解過程中，工件表面易形成高電阻性、結構致密的鈍化膜，會阻礙電解反應的進行。特別是當電解加工鈦合金等自鈍性較強的材料時，通常選用含氯離子等的活性電解液去破壞鈍化膜，結果又引起嚴重的雜散腐蝕，導致加工精度較低。

為改善上述制造工藝的缺陷，電解銑磨復合加工技術已經被提出，即采用棒狀磨頭作為工具陰極，以類似于立式數控銑削的方式進行加工運動控制，利用電化學陽極溶解和機械磨削的復合加工機理實現工件的材料去除過程。電解銑磨復合加工具有高效率、低成本、高柔性等優點，對于在鎳基高溫合金、鈦合金等難切削合金上加工型面、型腔、薄壁、凸臺等結構，這種制造工藝有著明顯的優勢。目前，隨著內噴射供液方式的進一步引入，電解液可通過磨頭內孔直接噴射到加工間隙內，并迅速帶走加工產物。結果，單次走刀所去除的材料厚度得到顯著提高，更有利于高效率、低成本的實現難切削合金的大余量去除。

對于整體構件的粗加工，為追求高的材料去除率，通常采用高的進給速度。然而，在使用內噴液工具陰極的電解銑磨復合加工中發現，來不及排出的少量難溶性加工產物會回流并附著在工具陰極出液孔內。隨著加工的持續進行，工具陰極出液孔內聚集的加工產物逐漸增多，出液孔實際的通液面積逐漸減小，噴出電解液的流量逐漸下降，使得極間間隙內電解液電導率降低，導致電化學陽極腐蝕能力減弱，即陽極材料溶解速度減慢。結果，在恒定的進給速度加工下，原來穩定的平衡加工狀態被打破，開始頻繁出現打火現象，加工變得不再穩定，并引起刀具和工件表面損傷，甚至發生短路，最終迫使加工停止。該問題嚴重制約了電解銑磨復合加工技術的進一步推廣及工業應用。

發明內容

本發明在于，針對上述問題，提出一種雙管組合式工具陰極及其電解銑磨復合加工方法，改善該技術在大余量去除時的加工穩定性和加工效率。

一種雙管組合式工具陰極，其特征在于：包括內管、外管、橡膠密封圈、螺栓；

所述外管中心有外管盲孔，下端外側電鍍有金剛石磨粒層，電鍍的金剛石磨粒層高度等于加工所需的加工深度；