一种用于电解加工中阴极绝缘的装置

摘要

一种电解加工中阴极表面绝缘的装置，属于电化学加工领域，该装置包括工具阴极、工件、电解液槽、电源、移动机构；所述电解液槽置于工作台上，电解液槽内有电解液和工件；工件与工具阴极分别接电源的正极、负极；且工具阴极通过阴极夹具安装在移动机构上；所述移动机构与计算机相连；计算机控制移动机构的移动。该装置的特点在于：在需要绝缘的阴极表面制备超疏水微结构，从而实现了工具阴极表面的选择性绝缘，从而实现了将电场约束在加工区域，降低杂散腐蚀和侧壁锥度，提高加工效率和精度的目的。

权利要求

1.一种电解加工中阴极表面绝缘的装置，其特征在于：包括工具阴极(2)、工件(4)、电解液槽(6)、电源(7)和移动机构(13)；所述电解液槽(6)置于工作台(5)上，电解液槽(6)内置有电解液(1)和工件(4)；工件(4)与工具阴极(2)分别接电源(7)的正极、负极；且工具阴极(2)通过阴极夹具(11)安装在移动机构(13)上；所述移动机构(13)与计算机(12)相连；计算机(12)控制移动机构(13)的移动；所述工具阴极(2)外壁上通过激光扫描或者电化学沉积或者二者结合的方式制备有超疏水结构；所述工具阴极(2)为中空结构；所述工具阴极(2)置于电解液(1)的部分外壁上开设有微小气孔。

2.根据权利要求1所述的一种电解加工中阴极表面绝缘的装置，其特征在于：所述工具阴极(2)内通有气体，该气体通过气泵(8)经气管(9)通入到工具阴极(2)内部。

3.根据权利要求1所述的一种电解加工中阴极表面绝缘的装置，其特征在于：所述超疏水结构可吸附电解液(1)中的气泡形成绝缘气膜(3)，实现工具阴极(2)外壁的绝缘。

4.根据权利要求1所述的一种电解加工中阴极表面绝缘的装置，其特征在于：所述电源(7)为脉冲电源。

说明书

一种用于电解加工中阴极绝缘的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电化学加工领域，尤其涉及到一种用于电解加工中阴极绝缘的装置。

背景技术

[0002] 电解加工是基于阳极工件电化学溶解的材料去除过程，具有生产效率高，加工范围广泛，表面质量好，无残余应力与塑性变形，无工具损耗等优点，广泛用于航空航天、军工国防等领域。

[0003] 由于电解加工时难以将电场约束在加工区域，电场分散极易导致工件已加工区域被二次加工，造成杂散腐蚀；并且在加工三维结构时往往造成侧面间隙不断增大，侧壁形成锥状，限制了电解加工制备高精度三维结构的精度。在电解加工中进行电极表面绝缘处理，将电场限定在电极端部，是减小杂散腐蚀，降低侧壁锥度的常用做法。

[0004] 电极表面绝缘通常采用添加表面绝缘膜的方法，而各种表面绝缘方法也往往存在绝缘膜容易被溶解破坏，与基体结合力不强，或者制膜工序复杂成本高等缺点。超疏水表面在自清洁、防冰防霜、流体减阻、油水分离、微液滴定向传输、防腐防污、生物医学材料等领域展现出了优异的性能，极具应用潜力，本发明利用超疏水表面气体极易取代液体的特性，通过超疏水表面吸附气体形成绝缘气膜，实现电解加工中工具阴极选择性绝缘的功能。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对电解加工中表面绝缘需求，提供一种可靠便捷的方法，一种电解加工中阴极表面绝缘的方法，在需要绝缘的表面制备超疏水微结构，通过超疏水微结构对气体的吸附，在表面生成绝缘气膜，达到绝缘效果。

[0006] 本发明是通过如下技术方案得以实现的：

[0007] 一种用于电解加工中阴极绝缘的装置，包括工具阴极、工件、电解液槽、电源、移动机构；所述电解液槽置于工作台上，电解液槽内有电解液和工件；工件与工具阴极分别接电源的正极、负极；且工具阴极通过阴极夹具安装在移动机构上；所述移动机构与计算机相连；计算机控制移动机构的移动。

[0008] 进一步的，所述工具阴极外壁上通过激光扫描或者电化学沉积或者二者结合的方式制备有超疏水结构。

[0009] 进一步的，所述工具阴极为中空结构。

[0010] 进一步的，所述工具阴极内通有气体，该气体通过气泵经气管通入到工具阴极内部。

[0011] 进一步的，所述超疏水结构可吸附电解液中的气泡形成绝缘气膜，实现工具阴极外壁的绝缘。

[0012] 进一步的，所述电源为脉冲电源。

[0013] 进一步的，所述工具阴极置于电解液的部分外壁上开设有微小细孔。

[0014] 有益效果：

[0015] 1.在工具阴极表面需要绝缘的区域制备超疏水结构，利用超疏水结构在液下对气泡的吸附作用，吸附电解液中气体形成绝缘气膜，实现了工具阴极表面的选择性绝缘，从而实现了将电场约束在加工区域，降低杂散腐蚀和侧壁锥度，提高加工效率和精度的目的。

[0016] 2.超疏水结构的作用是：①吸附气泡，形成绝缘气膜；②维持绝缘气膜的稳定，防止气膜因冲液等原因被破坏。

[0017] 3.通过在工具阴极内部开设中空结构，中空阴极的空腔和超疏水表面之间分布有气孔，气泵通过气管向中空阴极输送气体，气体通过气孔直接到达超疏水表面附近，更有利于生成和维持稳定的绝缘气膜。

附图说明

[0018] 图1是采用超疏水侧壁绝缘阴极电解加工示意图；

[0019] 图2是通气辅助超疏水侧壁绝缘阴极电解加工系统示意图。

[0020] 附图标记如下：

[0021] 1、电解液；2、工具阴极；3、绝缘气膜；4、工件；5、工作台；6、电解液槽；7、电源；8、气泵；9、气管；10、中空阴极；11、阴极夹具；12、计算机；13、移动机构。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

[0023] 一种电解加工中阴极表面绝缘的装置，包括工具阴极2、工件4、电解液槽6、电源7和移动机构13；所述电解液槽6置于工作台5上，电解液槽6内置有电解液1和工件4；工件4与工具阴极2分别接电源7的正极、负极；且工具阴极2通过阴极夹具11安装在移动机构13上；所述移动机构13与计算机12相连；计算机12控制移动机构13的移动。所述工具阴极2外壁上通过激光扫描或者电化学沉积或者二者结合的方式制备有超疏水结构。所述工具阴极2为中空结构。所述工具阴极2内通有气体，该气体通过气泵8经气管9通入到工具阴极2内部。所述超疏水结构可吸附电解液1中的气泡形成绝缘气膜5，实现工具阴极2外壁的绝缘。所述电源7为脉冲电源。所述工具阴极2置于电解液1的部分外壁上开设有微小气孔。

[0024] 图1是采用超疏水侧壁绝缘阴极电解加工示意图，包括电解液1、工具阴极2、绝缘气膜3和工件4。其特点是在工具阴极2表面需要绝缘的区域制备超疏水结构，利用超疏水结构在液下对气泡的吸附作用，吸附电解液1中气体形成绝缘气膜3，实现工具阴极2表面的选择性绝缘。在电解加工时，工具阴极2表面超疏水结构通过吸附气体形成绝缘气膜，实现工具阴极2表面选择性绝缘的功能。气泡的来源可以是电解加工产生的，也可以是混气电解加工中电解液混入的气体，也可以是采用辅助气源输送至阴极表面的气体。

[0025] 图2是通气辅助超疏水侧壁绝缘阴极电解加工系统示意图。该系统由电解液1、绝缘气膜3、工件4、工作台5、电解液槽6、电源7、气泵8、气管9、中空阴极10、计算机11、阴极夹具12和移动机构13组成。电解液槽6和移动机构13安装在工作台5上，工件4安装在电解液6上，并在电解液槽6中注入适量电解液1；中空阴极10通过阴极夹具12连接移动机构13，通过计算机12控制移动机构13带动中空阴极10移动，可以实现对刀、进给、加工等功能。

[0026] 下面结合图1和图2其工作过程简述如下：

[0027] 在工具阴极需要绝缘区域(通常为侧壁)制备超疏水结构，制备方法可以是激光刻蚀、化学刻蚀、溶胶凝胶法、阳极氧化法、水热法，电化学沉积法等方法中的一个或者多种复合或者多种组合，且超疏水结构不改变工具阴极的宏观尺寸。

[0028] 工作中，工具阴极2接电源7负极，工件4接电源7正极，加工过程中阴极表面会产生氢气，当气泡接触到超疏水表面，受到超疏水结构表面的吸附，在工具阴极2表面形成绝缘气膜3，实现工具阴极2的选择性绝缘。

[0029] 在电解加工中，混气电解加工是提高加工精度的一种加工方法。在电解液1中混入一定比例的气体，使气液混合物进入加工间隙，混气可使加工间隙趋向均匀，提高复制精度。在混气电解加工中，电解液1中的气体不仅有电解反应产生的氢气，还有混入的气体，气体含量的增加，更加有利于在超疏水表面形成稳定绝缘气膜3。

[0030] 在成形电解加工中，往往需要冲液来促使加工产物排出、更新电解液，冲液会影响稳定绝缘气膜3的形成和保持，图2提供一种更加容易形成和保持稳定绝缘气膜3的设备，由气泵8、气管9和中空阴极10组成。该中空阴极的空腔和超疏水表面之间分布有气孔，气泵8通过气管9向中空阴极输送气体，气体通过气孔直接到达超疏水表面附近，有利于生成和维持稳定的绝缘气膜。

[0031] 工具阴极7表面需要绝缘的区域制备超疏水结构，利用超疏水结构在液下对气泡的吸附作用，吸附电解液中气体形成绝缘气膜5，实现工具阴极7表面的绝缘；超疏水结构吸附的气泡，可以是电解加工中阴极产生的气体，也可以是混气电解加工中电解液混入的气体，也可以是通过气泵等辅助装置或设备添加的气体。使用侧壁分布微细小孔的中空结构工具阴极2时，可采用气泵8将气体通过微细小孔传输至工具阴极2表面，在超疏水结构表面形成稳定的绝缘气膜3，混气电解加工中电解液混入的气体，或者通过气泵等辅助装置或设备添加的气体，均不与电解液发生化学反应，也不会腐蚀工具阴极和工件，也不会对超疏水结构造成破坏。

[0032] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。