绝缘屏蔽套料电解加工阴极系统及加工方法与流程

本发明提供了一种绝缘屏蔽套料电解加工阴极系统及加工方法，属于电解加工技术领域。

背景技术：

随着军事、航空、航天以及汽车工业的不断发展，新型材料得到广泛应用，对一些关键零部件提出了更高的加工要求，因此，对难加工材料的精密加工成为制约行业发展的重要因素。相较于传统的机械加工，电解加工具有加工效率高、加工范围广、无工具损耗、无机械切削力以及无残余热影响区等优点，在精密制造中得到广泛地运用，并占据越来越重要的地位。

电解加工尽管具有一些传统机械加工无可比拟的优势，但仍存在一些需要克服和改进的问题。在传统的套料电解加工方法中，由于加工间隙难以得到准确地控制，电解过程中存在杂散电流对工件的二次腐蚀，使得套料电解加工方法难以得到较好的表面质量。在专利“一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极及加工方法”（申请号201210272009.0申请人沈阳黎明航空发动机（集团）有限公司，发明人朱海南于冰石竖鲲牛昌安杨澜石）中，套料电极内安装导流密封套对已加工区域加以保护。由于密封套与已加工表面之间始终存在加工间隙，使得电解液能够从加工区域流入加工间隙内，形成的杂散电流将对已加工表面产生杂散腐蚀，增大零件锥度，降低零件精度及表面质量。在专利“全过程一字型流动柔性保护套料电解加工装置及方法”（申请号201610696734.7申请人南京航空航天大学，发明人朱栋柳傲谷洲之徐正扬）中，提出了一种将柔性绝缘块置于已加工区域以减少电解液流向已加工表面的方法，实现对已加工区域的密封，虽然在一定程度上减小了杂散腐蚀对已加工型面的影响，但由于柔性绝缘块具有弹性，叶片在加工过程中与绝缘块紧贴，二者之间存在较大的摩擦力，因此在进给方向上存在较大阻力，可能使机床进给出现爬行现象，从而影响了加工过程的稳定性。在专利“一种整体叶盘叶片自动化复合运动光整方法及装置”（申请号201510821286.4申请人沈阳黎明航空发动机（集团）有限公司，发明人陈雷,张莹,李家永,穆辉,王璇）中，专门发明了一种利用磨粒对整体叶盘叶片进行光整加工，旨在提高叶片表面质量的装置，虽然能达到改善叶片表面质量的目的，但此方法中磨粒的运动同样会对叶片的前后缘产生磨损，没有采取措施对叶片前后缘进行保护，并且作为整体叶盘叶片加工的后处理过程，额外增加的加工设备和工序，使得整个加工过程成本高、效率低。在专利“阴极运动磨擦法精密电铸成形工艺及装置”（申请号200410065123.x申请人南京航空航天大学，发明人朱荻朱增伟）中，提出了一种芯模带动硬粒子在电铸槽中运动，对电铸芯模表面进行磨擦和冲击，扰动结晶过程的装置，有利于去除吸附层气泡和沉积表面积瘤，以达到提高电铸速度，改善铸层质量的目的。

现有的套料电解加工方法不能很好地解决工件已加工表面杂散电流二次腐蚀的问题，因此所加工的零件，表面质量不高，需要对零件进行二次加工才能满足零件的设计要求。所以需要找到一种能够减少已加工区域的杂散电解液，改善甚至屏蔽已加工区域电流线分布，减少杂散腐蚀影响，提高工件型面表面质量使其无需进行后处理加工的套料电解加工装置。

技术实现要素：

本发明为解决现阶段套料电解加工中存在的杂散电流对工件已加工型面二次腐蚀的问题，提出了一种绝缘屏蔽套料电解加工阴极系统及加工方法，以提高工件型面表面质量。

一种绝缘屏蔽套料电解加工阴极系统，其特征在于：包括安装于阴极尾座的套料阴极体；上述套料阴极体中部内壁具有凸台，该凸台下方安装套料阴极头，凸台上方安装导向辅助件；上述导向辅助件由辅助定位台和位于辅助定位台上方的导向柱组成，辅助定位台具有中心通孔；该阴极系统还包括一个绝缘辅助块，该绝缘辅助块由绝缘辅助上块和绝缘辅助下块组成；绝缘辅助上块套于上述导向柱，在位于绝缘辅助上块和阴极尾座之间的导向柱上还安装有压缩弹簧；绝缘辅助下块穿过辅助定位台的中心通孔；上述套料阴极体内壁面、辅助定位台下壁面、绝缘辅助下块侧壁面、套料阴极头上壁面所形成的空间称为已加工型面保护腔；腔内布置有绝缘粒子；上述套料阴极体和套料阴极头侧边开有与所述已加工型面保护腔相通的吹气通道组；该吹气通道组在已加工型面保护腔两侧密集分布，通道的尺寸小于绝缘粒子的直径，并与套料阴极体和套料阴极头的侧壁成倾斜角度且朝向套料阴极头阴极刃的方向；所述的套料阴极头的阴极刃形状和绝缘辅助下块形状根据所要加工零件的形状而设计，绝缘辅助下块的横截面略小于套料阴极头阴极刃所围成的空间横截面。

利用所述绝缘屏蔽套料电解加工阴极系统的加工方法，其特征在于：加工未进行时，绝缘辅助下块位于套料阴极头阴极刃所围成的空间中，以保证已加工型面保护腔的封闭性；加工时，阴极系统向工件进给，工件已加工型面从套料阴极头的阴极刃所围成的空间伸入已加工型面保护腔内的绝缘粒子中，推动绝缘辅助块沿导向柱向上运动；绝缘粒子布满整个已加工型面保护腔，以粒子膜的形式包裹在工件的已加工型面表面，在整个加工过程中，通过吹气通道组向已加工型面保护腔中持续吹入方向朝向加工区域的高压气体，以将进入绝缘粒子间隙中的电解液吹回到加工区域；加工完毕进行退刀，在压缩弹簧的作用下，绝缘辅助块沿导向柱跟随工件同步向下运动；在该电解加工方法中，电解液的流动方式采用侧流式，电解液从进液口流入，经套料阴极体的下表面流入套料阴极头与工件被加工表面之间的间隙，即加工间隙，流经加工区域后再从出液口流出。

有益效果

1.本发明能减小二次腐蚀对工件表面的影响。在整个加工过程中，绝缘粒子布满在已加工型面保护腔中，所形成的粒子膜包裹在工件已加工表面，极大地减少了工件已加工区域周围存在的电解液，能有效起到屏蔽杂散电流的电力线的作用；同时，从吹气通道组向已加工零件保护腔中吹入高压气体，能将绝缘粒子间隙间杂散的电解液从已加工区域吹向加工区域，使得电解液几乎不能进入到已加工区域，从而减小杂散电流二次腐蚀对工件已加工表面的影响，有利于提高工件的表面质量。

2.本发明能对已加工区域进行全方位封闭保护。由于压缩弹簧的作用，绝缘辅助下块始终与工件已加工部分上表面贴合，并沿导向柱跟随工件同步运动，从而保证在加工过程中，绝缘粒子始终包裹在工件已加工部分表面，而不会从保护腔中泄露，进入到电解液循环系统中，即在封闭的保护腔中，绝缘粒子数量不会减少，始终能对已加工区域进行包裹和保护。

3.本发明能提高加工过程中阴极系统进给运动的稳定性。相较于柔性保护套料电解加工装置，其安装在阴极内部的柔性保护块与工件之间存在较大的摩擦力，可能导致机床进给过程出现爬行现象；本发明中已加工零件保护腔内采用绝缘粒子进行屏蔽保护，球形粒子与工件表面仅存在滚动摩擦，对机床主轴阴极系统的进给运动阻力明显减小，有利于保证机床阴极系统进给运动的稳定性。

附图说明

图1是本发明阴极装置的装配截面及流道示意图；

图2是本发明阴极装置的装配截面及吹气通道示意图；

图中标号名称：1、套料阴极头，2、套料阴极体，3、绝缘粒子，4、凸台，5、辅助定位台，6、绝缘辅助块，7、导向柱，8、压缩弹簧，9、已加工型面保护腔，10、工件，11、吹气通道组，12、导向辅助件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做如下详细介绍。

实施本发明——“一种绝缘屏蔽套料电解加工阴极系统及加工方法”，其装置包括套料阴极头、套料阴极体、绝缘粒子、绝缘辅助块、辅助定位台、导向柱和压缩弹簧。

套料阴极头、套料阴极体均由导电金属材料制成；绝缘辅助块及导向柱由非导电材料制成；套料阴极头的阴极刃形状和绝缘辅助块下部分的形状可根据所加工零件的形状进行设计，绝缘辅助下块的尺寸略小于阴极刃所围成空间的尺寸。

采用本发明电解加工工件的过程主要包括以下步骤：

步骤一：安装阴极及其夹具，阴极接电源负极，夹具与电解液进出口以及气源相连接；

步骤二：安装工件，并接到电源正极；

步骤三：对刀，给定初始加工间隙；

步骤四：打开气源，调节气压大小，经吹气通道向已加工型面保护腔吹入高压气体；

步骤五：打开电解液循环系统，供给电解液，调节压力大小；

步骤六：接通电源，进行电解加工。随着阴极进给，已加工工件将推动绝缘辅助块向上运动，伸入保护腔内部的绝缘粒子中，绝缘粒子以粒子层的形式包裹在已加工工件表面；加工完毕进行阴极回退时，在压缩弹簧的作用下，绝缘辅助块跟随工件同步运动，保证绝缘粒子时刻包裹在工件表面且不会从保护腔内发生泄露。

步骤七：加工完毕，关闭电源、气源及电解液循环系统，将阴极退回初始位置。