内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极与方法

摘要

本发明涉及一种内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极与方法，属于电解加工领域。其特征在于：在盒形中空电极侧壁安装磨削输液履带,履带表面有通液孔和磨粒，提高电解加工效率；盒形中空电极顶部有伺服电机可带动履带低速转动磨削零件表面，以去除高速电解加工过程中残余的机械颗粒及钝化膜，促使电解加工高效进行；履带转动时，其上磨粒不断剐蹭电解产物，在电解液的冲刷下，产物被快速冲走，加工过程更加稳定。所述的加工装置包括以下组件：伺服电机、可更换履带、盒形中空电极、工控机、电解加工机床、大功率直流电源、电解液循环系统。本发明对提高电解加工效率及快速排出产物，确保高效快速电解加工有重要意义。

权利要求

1.一种内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极，其特征在于:包括盒形中空电极（2）、伺服电机（1）和导电磨削履带（5）；

上述盒形中空电极（2）整体结构为中空矩形；盒形中空电极（2）具有第一侧壁和第二侧壁；

盒形中空电极（2）的第一端封闭，且该端设有出液孔（13）；

盒形中空电极（2）的第二端镂空，上述伺服电机（1）安装于该端并固定于该端的第一侧壁上；盒形中空电极（2）的第一侧壁的中部设有进液孔（11）；

上述第一侧壁和第二侧壁具有相对应的边缘凹槽，上述导电磨削履带（5）镶嵌于盒形中空电极（2）的第一侧壁和第二侧壁的边缘凹槽之间；

上述导电磨削履带（5）的内表面具有与伺服电机（1）配合的侧面齿（9）；

上述导电磨削履带（5）的外表面分布着磨粒（6）和出液孔（7）。

2.根据权利要求1所述的内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极，其特征在于:上述导电磨削履带（5）厚度为0.2-0.8毫米之间。

3.根据权利要求1所述的内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极，其特征在于：盒形中空电极的边缘凹槽的外侧具有边缘凸出，便于将履带固定在电极外侧壁内，防止履带转动时晃动。

4.利用权利要求1所述的内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极的加工方法，其特征在于包括以下过程:将导电磨削履带（5）最底端接近待加工工件表面，调整导电磨削履带（5）与工件的间隙；

控制电解液循环系统，调节流场参数直到液流稳定；

调节加工电场参数，设定盒形中空电极加工走刀路径，进行电解磨削加工；

加工过程中导电磨削履带（5）在伺服电机（1）带动下低速转动，其表面的磨粒磨削去除电解加工中未及时去除掉的阳极金属及其表面钝化层。

5.根据权利要求4所述的利用内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极的加工方法，其特征在于：根据加工工件尺寸及材料磨削性能的不同，更换厚度和宽度不同的导电磨削履带（5）。

说明书

内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极与方法

技术领域

[0001] 本发明的一种内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极与方法，属于电解加工领域。

背景技术

[0002] 在航空航天等领域，为了保证零件的强度、硬度等性能，所使用的材料多为钛合金等难加工材料，这些材料难以利用传统切削加工成型；另外，很多零件都需要大余量的去除材料，有些零件材料去除率高达百分之九十，使用传统数控铣削加工去除如此多的材料不仅需要磨损大量高强度的金刚石刀具，还需要长期占用高端机床，加工效率低、加工成本高。因此，如何实现航空零部件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。

[0003] 目前，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。除此之外，传统的电解磨削加工使用砂轮打磨工件表面，采用外喷液方式供液，产物不易排出，加工稳定性较差。最近有学者提出一种电解磨铣加工技术，该技术是采用类似于数控铣的方式由工具阴极的旋转运动和工件的进给运动共同作用进行加工的技术，通过电解作用和磨削作用共同去除金属材料的一种复合加工方法，相比于传统切削和磨削加工，材料去除率有了显著的提高，但该技术在加工大尺寸水平面或斜面时，效率仍旧有待提高，且相邻两次走刀处有接刀痕迹。

发明内容

[0004] 本发明旨在提高电解加工效率，实现高效快速电解加工平面，提出一种内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极与方法。

[0005] 一种内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极，其特征在于:包括盒形中空电极、伺服电机和导电磨削履带；上述盒形中空电极整体结构为中空矩形；盒形中空电极具有第一侧壁和第二侧壁；盒形中空电极的第一端封闭，且该端设有出液孔；盒形中空电极的第二端镂空，上述伺服电机安装于该端并固定于该端的第一侧壁上；盒形中空电极的第一侧壁的中部设有进液孔；上述第一侧壁和第二侧壁具有相对应的边缘凹槽，上述导电磨削履带镶嵌于盒形中空电极的第一侧壁和第二侧壁的边缘凹槽之间；上述导电磨削履带的内表面具有与伺服电机配合的侧面齿；上述导电磨削履带的外表面分布着磨粒和出液孔。上述磨粒和出液孔可以周期性磨削和工件表面，结合了磨削加工和电解加工的优点，电解加工减少了刀具的磨损，磨削加工去除了电解加工中未被电解的材料，最终实现高效的大余量去除材料的目的。

[0006] 所述内喷液电解履带式磨削复合加工方法，其特征在于：根据加工工件尺寸及材料磨削性能的不同，更换厚度和宽度不同的导电磨削履带。导电磨削履带单次电解磨削加工面积更大，且加工轮廓表面较为平坦，适合一次性加工大尺寸的平面或斜面。

[0007] 所述的内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极，其特征在于:上述导电磨削履带厚度为0.2-0.8毫米之间。由于履带较薄，具有一定的柔性，所以可通过伺服电机驱动履带内侧面齿而实现稳定转动。

[0008] 所述内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极，其特征在于：盒形中空电极的边缘凹槽的外侧具有边缘凸出，便于将履带固定在电极外侧壁内，防止履带转动时晃动。由于电解加工时，电解液通过盒型中空电极会有一定的冲击力而导致中空电极轻微震动，通过在盒形中空电极的边缘凹槽的外侧设计边缘凸出方式可以保证加工时履带转动稳定。

[0009] 所述的内喷液电解履带式磨削复合加工工具阴极的加工方法，其特征在于包括以下过程:将导电磨削履带最底端接近待加工工件表面，调整导电磨削履带与工件的间隙；

[0010] 控制电解液循环系统，调节流场参数直到液流稳定；调节加工电场参数，设定盒形中空电极加工走刀路径，进行电解磨削加工； 加工过程中导电磨削履带在伺服电机带动下低速转动，其表面的磨粒磨削去除电解加工中未及时去除掉的阳极金属及其表面钝化层。

[0011] 本发明具有如下优点：

[0012] 1、履带式磨削内喷液电解加工装置所用导电磨削履带表面磨粒之间等间距分布着出液孔，通过更换出液孔大小不同的履带可以控制加工中电解液的出液量。

[0013] 2、导电磨削履带与工件接触面积大，在加工平面或斜面时，可一次去除大量材料，相比于电解磨铣等其他加工方式加工效率大幅提高。

[0014] 3、导电磨削履带可以更换，可根据被加工工件尺寸及材料磨削性能的不同，更换规格尺寸不同的履带。

[0015] 4、导电磨削履带外表面间歇分布着金刚石磨粒，履带转动时磨粒的磨削力去除电解加工中未及时电解去除掉的阳极金属及表面的钝化层；另外，其上磨粒不断剐蹭电解产物，在电解液冲刷作用下，产物被快速冲走，使得加工过程更稳定。

附图说明

[0016] 图1是履带式磨削内喷液电解加工示意图；

[0017] 图2是导电磨削履带详细结构图；

[0018] 图3是盒形中空电极详细结构图；

[0019] 其中标号名称：1．伺服电机，2.盒形中空电极，3.电解液，4.工件，5.导电磨削履带，6.磨粒，7.履带出液孔，8.履带本体，9.履带内侧面齿，10.电机固定片，11，进液孔，12.固定板，13.出液孔。

具体实施方式

[0020] 图1所示的可更换履带式磨削内喷液电解加工示意图中，首先将加工装置移动到工件4指定位置处，并调整盒形中空电极2底部冲液孔对准待加工工件4表面，垂直方向移动盒形中空电极2，使其导电磨削履带5底部与工件4表面保持一定初始加工间距；然后，打开压力泵并调整供液压力参数；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。

[0021] 图2所示的导电磨削履带详细结构图中，导电磨削履带内侧壁有齿9，可以在伺服电机1驱动下绕盒形中空电极2转动；导电磨削履带5外侧壁有磨粒6和冲液孔7均匀间歇分布，可以周期性电解和磨削工件表面。

[0022] 图3所示的盒形中空电极详细结构图中，盒形中空电极2顶部有伺服电机固定片10，可以固定伺服电机；盒形中空电极2中部有进液孔11，电解液从该孔中进入到盒形中空电极2中，从出液孔13喷出，整个装置通过固定板12连接固定到机床主轴上。

[0023] 结合图1、图2、图3说明本发明的实施过程：

[0024] 1、参考图1、图2、图3，通过固定板12将该装置整体安装在机床的主轴上，装夹工件4，加工装置移动到工件4指定位置处，并调整盒形中空电极2底部冲液孔对准待加工工件4表面，垂直方向移动盒形中空电极2，使其导电磨削履带5底部与工件4表面保持一定初始加工间距。然后，打开压力泵并调整供液压力参数，电解液从进液孔11中流入中空电极，从出液孔13喷出，加工中随着履带的转动，电解液间歇式的从导电磨削履带5外侧壁喷射到加工工件4表面；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。

[0025] 参考图1、图2、图3，待加工稳定之后，由电脑监控电解磨削加工过程中的加工电流，待电流稳定后，通过工控机中不断提高的电解磨削加工装置进给速度，直至电流波动较大时，则停止提高进给速度，按照略小于该进给速度的最大速度进行电解磨削加工，一次性完成航空零部件工件表面大余量材料去除工作。