專利名稱：電化學(xué)擦削方法及其陰極擦頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬陽極溶解電化學(xué)加工領(lǐng)域，特別是一種使用可換陰極擦頭對(duì)工件進(jìn)行電化學(xué)擦削加工的電解加工方法。
電解加工是以金屬的電化學(xué)陽極溶解為原理，配以加工主機(jī)、直流電源、液壓、冷卻、加熱、排氣和控制等七大系統(tǒng)，它適合于對(duì)工件進(jìn)行大余量的成形加工，效率一般很高。這常被人們稱之為傳統(tǒng)的電解加工。如果要擴(kuò)大應(yīng)用這種加工方法于生產(chǎn)之中，則工件的長(zhǎng)短、體積的大小、形狀的差異均受到系統(tǒng)的限制，而且加工過程復(fù)雜，涉及的技術(shù)難度大，投資昂貴。1985年第4期《電加工》雜志介紹的“型腔模電化學(xué)-機(jī)械修磨拋光”技術(shù)就是為能更適應(yīng)工件的中、精加工而作的改進(jìn)。這種用于模具型腔加工的技術(shù)已把原來的幾大系統(tǒng)作了相應(yīng)的改變及裁減，但仍由直流脈沖電源、液壓泵、電吸器、電動(dòng)拋光器等組成，并使用了導(dǎo)電油石或金剛石導(dǎo)電銼來提高工件表面的光潔度;存在的問題是制作導(dǎo)電工具的工藝復(fù)雜，加工工件的效率較低，應(yīng)用范圍只能是用于型腔模修磨中。
本發(fā)明的目的是要提供一種加工工件的操作過程簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛又不需要特殊而復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)，且陰極擦頭可換的電化學(xué)擦削加工方法及其陰極擦頭裝置。
發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的用一臺(tái)小型直流電源設(shè)備的正極與工件相連，其負(fù)極接陰極擦頭裝置的導(dǎo)電柱，按常規(guī)配制的電解液從一位于工件之上的容器內(nèi)，經(jīng)輸液軟管和陰極擦頭裝置供給加工區(qū)或給加工區(qū)直接供液。然后，選擇一種適合于工件加工要求的可換陰極擦頭和供液方式，手握陰極擦頭裝置的陰極手柄，使柔性陰極擦頭循著工件加工面來回地擦削;也可把剛性陰極擦頭挨靠著工件的加工表面，并通過調(diào)整使陰極工作面與工件的加工表面維持著一個(gè)微小的加工間隙;這時(shí)，電解液會(huì)隨著陰極擦頭的反復(fù)運(yùn)動(dòng)，或電解液直接給加工區(qū)以沖擊，使得加工區(qū)的電解液發(fā)生攪動(dòng)，溫差對(duì)流，濃差擴(kuò)散，以及氫氣泡的釋放等綜合作用，使工件表面產(chǎn)生的氫氧化物不斷地排除，保證電解加工正常進(jìn)行。
本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)由以下實(shí)施例及其附圖給出。


圖1為本發(fā)明加工工件時(shí)的系統(tǒng)連接示意圖。
圖2為陰極擦頭裝置的剖視圖。
圖3為柔性陰極擦頭的剖視圖。
圖4為剛性陰極擦頭的剖視圖。
圖5為浸液式。
圖6為滲液式。
圖7為外沖液式。
圖8為內(nèi)沖液式。
本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步的描述。
參照?qǐng)D1，把直流電源設(shè)備(1)的正極與工件(3)用導(dǎo)線(2)連接，其負(fù)極接在陰極擦頭裝置(4)的導(dǎo)電柱(16)上;輸液軟管(5)的一端與陰極擦頭裝置(4)上的管接頭(14)相接，另一端接在容器(8)的管接頭(7)上，盛電解液(9)用的容器(8)是位于工件(3)之上并離開工件(3)一定的距離以增加壓差。加工開始時(shí)，根據(jù)工件加工面的要求，選用一種適合的陰極擦頭和供液方式，然后啟動(dòng)電源設(shè)備(1)，把軟管(5)上的管夾(6)松開，供給加工區(qū)電解液，手握陰極擦頭裝置(4)的陰極手柄(15)，使柔性陰極擦頭循著工件加工面來回地擦削，或把剛性陰極擦頭挨靠著工件加工表面，并使陰極工作面(21)與加工表面維持一微小的間隙(22)，這種間隙被稱之為加工間隙。加工區(qū)會(huì)因陰極擦頭上的軟體絕緣物(17)或屏蔽套(20)飽吸電解液(9)后形成一特殊的導(dǎo)電層或稱兩相混合導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，加上電解液隨陰極擦頭的反復(fù)運(yùn)動(dòng)，或電解液直接給加工區(qū)以沖擊，而使加工區(qū)發(fā)生電解的攪動(dòng)，溫差對(duì)流，濃差擴(kuò)散以及氫氣泡的釋放等綜合作用。所以，工件表面產(chǎn)生的氫氧化物會(huì)不斷地排除，保證電解加工正常進(jìn)行。
結(jié)合圖2，陰極擦頭裝置(4)是由可換陰極擦頭(10)、管接頭(14)、導(dǎo)電柱(16)、固定螺釘(11)和通用陰極手柄體(15)構(gòu)成。通用陰極手柄體(15)內(nèi)有貫通的輸液腔(13)，腔(13)的入口端由管接頭(14)接入，腔(13)的出口端則由可換陰極擦頭(10)直接插入，可換陰極插頭(10)有柔性陰極擦頭和剛性陰極擦頭兩種。在體(15)的端頭還裝有導(dǎo)電柱(16)，體(15)的外部再復(fù)蓋一層絕緣材料(12)，各連接處由螺釘(11)予以固定。
圖3柔性陰極擦頭是選擇一導(dǎo)電性良好的金屬體作陰極體(19)，體(19)內(nèi)鉆有輸液的細(xì)孔(18)，體(19)的前外端部包附有層數(shù)不等，多孔，吸液的軟體絕緣物(17)，并根據(jù)工件加工面的需要，做成與該加工面相適應(yīng)的形狀。陰極體(19)的后端是直接插入在通用陰極手柄體(15)的輸液腔(13)內(nèi);由于柔性陰極擦頭容易制作，所以，在加工中應(yīng)用較多。
圖4剛性陰極擦頭同樣是選擇一導(dǎo)電性良好的金屬體作陰極體(19)，體(19)內(nèi)鉆有輸液的細(xì)孔(18)，體(19)的前外端是螺紋部分，端頭為陰極工作面(21)，在體(19)的螺紋部分套裝上一個(gè)用絕緣材料做成的屏蔽套(20)，套內(nèi)孔為全通孔螺紋。加工時(shí)，使剛性陰極擦頭即屏蔽套的套端(23)挨靠著工件加工表面，并通過螺紋的調(diào)整使陰極工作面(21)與加工表面維持一個(gè)距離微小的間隙(22)，該間隙為加工間隙，一般在0.2毫米至0.6毫米之間選擇。剛性陰極擦頭常用來提高加工效率，更適合于在工件上制作各種標(biāo)記或圖案。
再參照?qǐng)D5、圖6、圖7和圖8，有四種供液方式供選擇。加工時(shí)，可按工件加工面的具體要求，加工的難易程度，工件體積的大小，操作的方便，選用一種適合的陰極擦頭。然后根據(jù)陰極擦頭的結(jié)構(gòu)形式確定電解液的供給方式;例如，浸液式適合于模具型腔或體積較小的零件。滲液式適合于大型零件，較長(zhǎng)的內(nèi)孔或外圓加工。沖液式則有外沖液式和內(nèi)沖液式兩種。外沖液式適合于加工時(shí)，陰極體直徑較小，電解液無法從陰極擦頭內(nèi)輸出的實(shí)心陰極體(24);內(nèi)沖液式適合加工時(shí)，可從體內(nèi)鉆孔的空心陰極體(25)。
這里值得指出的是關(guān)于電解液成份和濃度的選擇，應(yīng)具體根據(jù)工件的材料，加工要求進(jìn)行相應(yīng)的配方;一般情況下，可選用單一的線性電解液，非線性電解液或復(fù)合電解液。加工電壓和工作電流的參數(shù)主要是根據(jù)直流電源的額定功率和使用范圍以及工件的質(zhì)量要求和加工效率來確定;當(dāng)加工電壓一定，工作電流的大小取決于陰極的放電面積，包附層厚度，加工間隙及電解液的成份，濃度，溫差等因素;通常的加工電壓在8至24伏范圍內(nèi)選擇，增大電壓有助于提高加工效率，而加工精度能達(dá)到正負(fù)0.01毫米至正負(fù)0.05毫米。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1.設(shè)備系統(tǒng)投資少，只需一臺(tái)小型直流電源、溶液、容器和陰極擦頭裝置就能進(jìn)行電解加工;
2.加工出的零件精度高，加工高硬度的零件效果顯著，其精度可達(dá)正負(fù)0.01毫米至正負(fù)0.05毫米，粗糙度Ra為1.6微米到0.20微米;
3.應(yīng)用范圍不受工件形狀、大小和硬度的限制，既可精加工各種內(nèi)孔、外圓，也能精修各種淬火后的型孔、鍵槽和模具型腔;
4.加工工件的操作過程簡(jiǎn)便，經(jīng)過短期培訓(xùn)即可掌握，加工成本低廉，加工效率為修磨拋光技術(shù)的6至10倍。
權(quán)利要求
1.一種以金屬的電化學(xué)陽極溶解為原理的電化學(xué)擦削方法，其特征在于用一臺(tái)小型直流電源設(shè)備(I)的正極與工件(3)相連，其負(fù)極接在陰極擦頭裝置(4)的導(dǎo)電柱(16)上，接常規(guī)配制的電解液(9)從一位于工件(3)之上的容器(8)內(nèi)，經(jīng)輸液軟管(5)和陰極擦頭裝置(4)供給加工區(qū)或給加工區(qū)直接供液，然后選擇一種適合于工件加工要求的可換陰極擦頭(10)和供液方式，手握陰極擦頭裝置的陰極手柄(15)，使柔性陰極擦頭循著工件加工面來回地擦削，也可把剛性陰極擦頭挨靠著工件的加工表面，并通過調(diào)整使陰極工作面(21)與工件加工表面維持著一個(gè)微小的加工間隙(22)，這時(shí)，電解液會(huì)隨著陰極擦頭的反復(fù)運(yùn)動(dòng)，或電解液直接給加工區(qū)以沖擊，使得加工區(qū)的電解液發(fā)生攪動(dòng)，溫差對(duì)流，濃差擴(kuò)散以及氫氣泡的釋放等綜合作用，使工件表面產(chǎn)生的氫氧化物不斷地排除，保證電解加工正常進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于電解液(9)經(jīng)可換陰極擦頭(10)供給加工區(qū)的方式有滲液式和內(nèi)沖液式。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于電解液(9)直接供給加工區(qū)的方式有浸液式和外沖液式。
4.一種以金屬的電化學(xué)陽極溶解為原理的電化學(xué)擦削方法所需的陰極擦頭裝置，其特征在于有一通用的陰極手柄體(15)，體內(nèi)有貫通的輸液腔(13)，腔的出口端由可換陰極擦頭(10)直接插入，腔的入口端則由管接頭(14)接入，在體的端頭還裝有導(dǎo)電柱(16)，在體的外部再復(fù)蓋一層絕緣材料(12)，各連接處由螺釘(11)予以固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于陰極擦頭(10)是可換的，并有柔性陰極擦頭和剛性陰極擦頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于柔性陰極擦頭是選擇一導(dǎo)電性良好的金屬體作陰極體(19)，體內(nèi)鉆有輸液的細(xì)孔(18)，體的前外端部包附有層數(shù)不等，多孔，吸液的軟體絕緣物(17)，并根據(jù)工件加工面的需要，做成與該加工面相適應(yīng)的形狀，陰極體的后端是直接插入在通用陰極手柄體(15)的輸液腔(13)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于剛性陰極擦頭是選擇一導(dǎo)電性良好的金屬體作陰極體(19)，體內(nèi)鉆有輸液的細(xì)孔(18)，體的前外端是螺紋部分，端頭為陰極工作面(21)，在體的螺紋部分套裝上一個(gè)用絕緣材料做成的屏蔽套(20)，屏蔽套(20)的內(nèi)孔為全通孔螺紋，屏蔽套的套端(23)通過螺紋的調(diào)整，與陰極工作面(21)維持一個(gè)距離微小的加工間隙(22)。
全文摘要
本發(fā)明是一種電化學(xué)擦削方法及其陰極擦頭裝置，屬陽極溶解電化學(xué)加工領(lǐng)域。使用該發(fā)明，只需將一臺(tái)小型直流電源設(shè)備的正極與工件相連，負(fù)極接陰極擦頭裝置，常規(guī)配制的電解液從一位于工件之上的容器內(nèi)經(jīng)可換陰極擦頭供給加工區(qū)或給加工區(qū)直接供液；然后，手握陰極裝置，使柔性陰極擦頭循著工件加工面來回擦削，或把剛性陰極擦頭挨靠著工件加工表面，電解加工就正常進(jìn)行；而且不受工件形狀、大小和硬度的限制。
文檔編號(hào)B23H3/00GK1043352SQ88108599
公開日1990年6月27日 申請(qǐng)日期1988年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月13日
發(fā)明者向顯德, 歐迪君 申請(qǐng)人:國營江麓機(jī)械廠