本發(fā)明提供了一種絕緣屏蔽套料電解加工陰極系統(tǒng)及加工方法，屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著軍事、航空、航天以及汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，新型材料得到廣泛應(yīng)用，對(duì)一些關(guān)鍵零部件提出了更高的加工要求，因此，對(duì)難加工材料的精密加工成為制約行業(yè)發(fā)展的重要因素。相較于傳統(tǒng)的機(jī)械加工，電解加工具有加工效率高、加工范圍廣、無(wú)工具損耗、無(wú)機(jī)械切削力以及無(wú)殘余熱影響區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，在精密制造中得到廣泛地運(yùn)用，并占據(jù)越來(lái)越重要的地位。

電解加工盡管具有一些傳統(tǒng)機(jī)械加工無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但仍存在一些需要克服和改進(jìn)的問(wèn)題。在傳統(tǒng)的套料電解加工方法中，由于加工間隙難以得到準(zhǔn)確地控制，電解過(guò)程中存在雜散電流對(duì)工件的二次腐蝕，使得套料電解加工方法難以得到較好的表面質(zhì)量。在專利“一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極及加工方法”（申請(qǐng)?zhí)?01210272009.0申請(qǐng)人沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司，發(fā)明人朱海南于冰石豎鯤牛昌安楊瀾石）中，套料電極內(nèi)安裝導(dǎo)流密封套對(duì)已加工區(qū)域加以保護(hù)。由于密封套與已加工表面之間始終存在加工間隙，使得電解液能夠從加工區(qū)域流入加工間隙內(nèi)，形成的雜散電流將對(duì)已加工表面產(chǎn)生雜散腐蝕，增大零件錐度，降低零件精度及表面質(zhì)量。在專利“全過(guò)程一字型流動(dòng)柔性保護(hù)套料電解加工裝置及方法”（申請(qǐng)?zhí)?01610696734.7申請(qǐng)人南京航空航天大學(xué)，發(fā)明人朱棟柳傲谷洲之徐正揚(yáng)）中，提出了一種將柔性絕緣塊置于已加工區(qū)域以減少電解液流向已加工表面的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)已加工區(qū)域的密封，雖然在一定程度上減小了雜散腐蝕對(duì)已加工型面的影響，但由于柔性絕緣塊具有彈性，葉片在加工過(guò)程中與絕緣塊緊貼，二者之間存在較大的摩擦力，因此在進(jìn)給方向上存在較大阻力，可能使機(jī)床進(jìn)給出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，從而影響了加工過(guò)程的穩(wěn)定性。在專利“一種整體葉盤(pán)葉片自動(dòng)化復(fù)合運(yùn)動(dòng)光整方法及裝置”（申請(qǐng)?zhí)?01510821286.4申請(qǐng)人沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司，發(fā)明人陳雷,張瑩,李家永,穆輝,王璇）中，專門(mén)發(fā)明了一種利用磨粒對(duì)整體葉盤(pán)葉片進(jìn)行光整加工，旨在提高葉片表面質(zhì)量的裝置，雖然能達(dá)到改善葉片表面質(zhì)量的目的，但此方法中磨粒的運(yùn)動(dòng)同樣會(huì)對(duì)葉片的前后緣產(chǎn)生磨損，沒(méi)有采取措施對(duì)葉片前后緣進(jìn)行保護(hù)，并且作為整體葉盤(pán)葉片加工的后處理過(guò)程，額外增加的加工設(shè)備和工序，使得整個(gè)加工過(guò)程成本高、效率低。在專利“陰極運(yùn)動(dòng)磨擦法精密電鑄成形工藝及裝置”（申請(qǐng)?zhí)?00410065123.x申請(qǐng)人南京航空航天大學(xué)，發(fā)明人朱荻朱增偉）中，提出了一種芯模帶動(dòng)硬粒子在電鑄槽中運(yùn)動(dòng)，對(duì)電鑄芯模表面進(jìn)行磨擦和沖擊，擾動(dòng)結(jié)晶過(guò)程的裝置，有利于去除吸附層氣泡和沉積表面積瘤，以達(dá)到提高電鑄速度，改善鑄層質(zhì)量的目的。

現(xiàn)有的套料電解加工方法不能很好地解決工件已加工表面雜散電流二次腐蝕的問(wèn)題，因此所加工的零件，表面質(zhì)量不高，需要對(duì)零件進(jìn)行二次加工才能滿足零件的設(shè)計(jì)要求。所以需要找到一種能夠減少已加工區(qū)域的雜散電解液，改善甚至屏蔽已加工區(qū)域電流線分布，減少雜散腐蝕影響，提高工件型面表面質(zhì)量使其無(wú)需進(jìn)行后處理加工的套料電解加工裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)階段套料電解加工中存在的雜散電流對(duì)工件已加工型面二次腐蝕的問(wèn)題，提出了一種絕緣屏蔽套料電解加工陰極系統(tǒng)及加工方法，以提高工件型面表面質(zhì)量。

一種絕緣屏蔽套料電解加工陰極系統(tǒng)，其特征在于：包括安裝于陰極尾座的套料陰極體；上述套料陰極體中部?jī)?nèi)壁具有凸臺(tái)，該凸臺(tái)下方安裝套料陰極頭，凸臺(tái)上方安裝導(dǎo)向輔助件；上述導(dǎo)向輔助件由輔助定位臺(tái)和位于輔助定位臺(tái)上方的導(dǎo)向柱組成，輔助定位臺(tái)具有中心通孔；該陰極系統(tǒng)還包括一個(gè)絕緣輔助塊，該絕緣輔助塊由絕緣輔助上塊和絕緣輔助下塊組成；絕緣輔助上塊套于上述導(dǎo)向柱，在位于絕緣輔助上塊和陰極尾座之間的導(dǎo)向柱上還安裝有壓縮彈簧；絕緣輔助下塊穿過(guò)輔助定位臺(tái)的中心通孔；上述套料陰極體內(nèi)壁面、輔助定位臺(tái)下壁面、絕緣輔助下塊側(cè)壁面、套料陰極頭上壁面所形成的空間稱為已加工型面保護(hù)腔；腔內(nèi)布置有絕緣粒子；上述套料陰極體和套料陰極頭側(cè)邊開(kāi)有與所述已加工型面保護(hù)腔相通的吹氣通道組；該吹氣通道組在已加工型面保護(hù)腔兩側(cè)密集分布，通道的尺寸小于絕緣粒子的直徑，并與套料陰極體和套料陰極頭的側(cè)壁成傾斜角度且朝向套料陰極頭陰極刃的方向；所述的套料陰極頭的陰極刃形狀和絕緣輔助下塊形狀根據(jù)所要加工零件的形狀而設(shè)計(jì)，絕緣輔助下塊的橫截面略小于套料陰極頭陰極刃所圍成的空間橫截面。

利用所述絕緣屏蔽套料電解加工陰極系統(tǒng)的加工方法，其特征在于：加工未進(jìn)行時(shí)，絕緣輔助下塊位于套料陰極頭陰極刃所圍成的空間中，以保證已加工型面保護(hù)腔的封閉性；加工時(shí)，陰極系統(tǒng)向工件進(jìn)給，工件已加工型面從套料陰極頭的陰極刃所圍成的空間伸入已加工型面保護(hù)腔內(nèi)的絕緣粒子中，推動(dòng)絕緣輔助塊沿導(dǎo)向柱向上運(yùn)動(dòng)；絕緣粒子布滿整個(gè)已加工型面保護(hù)腔，以粒子膜的形式包裹在工件的已加工型面表面，在整個(gè)加工過(guò)程中，通過(guò)吹氣通道組向已加工型面保護(hù)腔中持續(xù)吹入方向朝向加工區(qū)域的高壓氣體，以將進(jìn)入絕緣粒子間隙中的電解液吹回到加工區(qū)域；加工完畢進(jìn)行退刀，在壓縮彈簧的作用下，絕緣輔助塊沿導(dǎo)向柱跟隨工件同步向下運(yùn)動(dòng)；在該電解加工方法中，電解液的流動(dòng)方式采用側(cè)流式，電解液從進(jìn)液口流入，經(jīng)套料陰極體的下表面流入套料陰極頭與工件被加工表面之間的間隙，即加工間隙，流經(jīng)加工區(qū)域后再?gòu)某鲆嚎诹鞒觥?/p>

有益效果

1.本發(fā)明能減小二次腐蝕對(duì)工件表面的影響。在整個(gè)加工過(guò)程中，絕緣粒子布滿在已加工型面保護(hù)腔中，所形成的粒子膜包裹在工件已加工表面，極大地減少了工件已加工區(qū)域周?chē)嬖诘碾娊庖?，能有效起到屏蔽雜散電流的電力線的作用；同時(shí)，從吹氣通道組向已加工零件保護(hù)腔中吹入高壓氣體，能將絕緣粒子間隙間雜散的電解液從已加工區(qū)域吹向加工區(qū)域，使得電解液幾乎不能進(jìn)入到已加工區(qū)域，從而減小雜散電流二次腐蝕對(duì)工件已加工表面的影響，有利于提高工件的表面質(zhì)量。

2.本發(fā)明能對(duì)已加工區(qū)域進(jìn)行全方位封閉保護(hù)。由于壓縮彈簧的作用，絕緣輔助下塊始終與工件已加工部分上表面貼合，并沿導(dǎo)向柱跟隨工件同步運(yùn)動(dòng)，從而保證在加工過(guò)程中，絕緣粒子始終包裹在工件已加工部分表面，而不會(huì)從保護(hù)腔中泄露，進(jìn)入到電解液循環(huán)系統(tǒng)中，即在封閉的保護(hù)腔中，絕緣粒子數(shù)量不會(huì)減少，始終能對(duì)已加工區(qū)域進(jìn)行包裹和保護(hù)。

3.本發(fā)明能提高加工過(guò)程中陰極系統(tǒng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。相較于柔性保護(hù)套料電解加工裝置，其安裝在陰極內(nèi)部的柔性保護(hù)塊與工件之間存在較大的摩擦力，可能導(dǎo)致機(jī)床進(jìn)給過(guò)程出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；本發(fā)明中已加工零件保護(hù)腔內(nèi)采用絕緣粒子進(jìn)行屏蔽保護(hù)，球形粒子與工件表面僅存在滾動(dòng)摩擦，對(duì)機(jī)床主軸陰極系統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)阻力明顯減小，有利于保證機(jī)床陰極系統(tǒng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明陰極裝置的裝配截面及流道示意圖；

圖2是本發(fā)明陰極裝置的裝配截面及吹氣通道示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)名稱：1、套料陰極頭，2、套料陰極體，3、絕緣粒子，4、凸臺(tái)，5、輔助定位臺(tái)，6、絕緣輔助塊，7、導(dǎo)向柱，8、壓縮彈簧，9、已加工型面保護(hù)腔，10、工件，11、吹氣通道組，12、導(dǎo)向輔助件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做如下詳細(xì)介紹。

實(shí)施本發(fā)明——“一種絕緣屏蔽套料電解加工陰極系統(tǒng)及加工方法”，其裝置包括套料陰極頭、套料陰極體、絕緣粒子、絕緣輔助塊、輔助定位臺(tái)、導(dǎo)向柱和壓縮彈簧。

套料陰極頭、套料陰極體均由導(dǎo)電金屬材料制成；絕緣輔助塊及導(dǎo)向柱由非導(dǎo)電材料制成；套料陰極頭的陰極刃形狀和絕緣輔助塊下部分的形狀可根據(jù)所加工零件的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，絕緣輔助下塊的尺寸略小于陰極刃所圍成空間的尺寸。

采用本發(fā)明電解加工工件的過(guò)程主要包括以下步驟：

步驟一：安裝陰極及其夾具，陰極接電源負(fù)極，夾具與電解液進(jìn)出口以及氣源相連接；

步驟二：安裝工件，并接到電源正極；

步驟三：對(duì)刀，給定初始加工間隙；

步驟四：打開(kāi)氣源，調(diào)節(jié)氣壓大小，經(jīng)吹氣通道向已加工型面保護(hù)腔吹入高壓氣體；

步驟五：打開(kāi)電解液循環(huán)系統(tǒng)，供給電解液，調(diào)節(jié)壓力大小；

步驟六：接通電源，進(jìn)行電解加工。隨著陰極進(jìn)給，已加工工件將推動(dòng)絕緣輔助塊向上運(yùn)動(dòng)，伸入保護(hù)腔內(nèi)部的絕緣粒子中，絕緣粒子以粒子層的形式包裹在已加工工件表面；加工完畢進(jìn)行陰極回退時(shí)，在壓縮彈簧的作用下，絕緣輔助塊跟隨工件同步運(yùn)動(dòng)，保證絕緣粒子時(shí)刻包裹在工件表面且不會(huì)從保護(hù)腔內(nèi)發(fā)生泄露。

步驟七：加工完畢，關(guān)閉電源、氣源及電解液循環(huán)系統(tǒng)，將陰極退回初始位置。