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CN107378154B - 一种用于电解加工孔的多功能伸缩工具电极 - Google Patents

一种用于电解加工孔的多功能伸缩工具电极 Download PDF

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CN107378154B
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王蕾
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种用于电解加工孔的多功能伸缩工具电极，所述电解加工孔的多功能伸缩工具电极由电极夹头，电极安装法兰和电极本体三部分组成。电极内部是供电解液流动的通孔结构，电极夹头设有一个电解液入口，电极本体底部设有一个出口。电极夹头与台式电解加工机床主轴相连接，其内部的电解液入口与电解液循环系统相连，电解液由电极夹头的电解液入口流入，经法兰内孔和本体内部的孔流出。电极法兰与电极夹头、电极本体之间安装了密封胶圈。电极本体外部上半区表面涂有绝缘层，下半区设有一个紧定螺钉，对电极本体进行引电处理。电极本体之间可伸缩，用于加工台阶孔、沉孔或者通孔，电极本体材料选用形状记忆合金，在单片机的控制下加工弯孔。采用本发明的多功能伸缩工具电极，可以加工台阶孔、沉孔、通孔、弯孔，实现了一种电极可加工多种类型孔的功能。具有加工精度高、效率高、加工表面质量好、稳定性好等优点。

Description

一种用于电解加工孔的多功能伸缩工具电极
技术领域
本发明属于电解加工技术领域，具体涉及一种用于电解加工沉孔、台阶孔和弯孔的SMA金属工具电极。
背景技术
电解加工是利用电化学原理以离子形式去除材料，工具电极为阴极接电源的负极，工件为阳极接电源正极，阴阳两极控制在一定间隙内，阳极在电解液中不断的发生溶解，工具阴极向工件阳极不断进给，电解产物不断的被流动的电解液冲走，最终将零件复制加工成形的一种特种加工制造技术。
随着工业化不断地向精密化、微细化的方向发展，在航空航天、兵器制造、医疗器械、微型机器人等众多领域，对产品的要求日益小型化、微型化。传统的加工技术难以满足要求，电解加工技术由于是以离子形式去除工件表面的特点，电极与工件不直接接触，不会产生切削力，对工件表面不会产生残余应力，热变形等特点，该技术引起了各国研究机构的广泛关注，同时电解加工技术也成为现代工业生产中的关键技术之一。
在电解加工领域，弯孔、沉孔、台阶孔在汽车、飞机、军用武器等机械制造领域应用相当广泛。例如，航空发动机机匣的内部的燃油油路和滑油油路结构等。传统的外部连接油路通过弯管相连接，弯管起到圆弧过渡的作用，然而机械加工中的油路受结构的限制，采用直角或钝角连接，无法采用弯管圆弧过渡，这就造成油路的压力损失相对较大。因此，弯孔加工显得尤为重要，弯孔加工方式可以有效减少油路压力损失，提升航空发动机液压油路性能，还可以简化液压阀体内部结构以及内部油路，避免铸造时，由于材料缺陷造成油路之间相互渗漏。传统的加工弯孔方式是用分段直孔来代替弯孔结构，这就造成压力损失以及流畅性差等缺点，特种加工方式中，柔性电极头电解加工和SMA电火花加工都存在各自的弊端，例如，加工精度低、稳定性差等缺点。
在武器系统中，特别是高射速连发高炮武器系统中，内台阶深小孔的加工是至关重要的。内台阶深小孔的内孔尺寸特别小，深度特别深，长径比大，这给加工制造带来了极大的难度。传统加工台阶孔方法是先用小钻针下钻一个通孔再用大钻针钻一个半通孔，这中传统加工方式存在效率低，尺寸很难得到保障，加工成本高等缺点。沉孔一般起到固定作用，传统加工沉孔方式是将刀具安装在机床上进行加工，存在切削力，切削力不对称会造成断刀，当加工尺寸为mm或者μm级时，很难克服机械抗力与振动，这就造成误差偏大或者加工失败。用电解加工方式来加工台阶孔、弯孔、沉孔等，可有效的解决上述问题。
现有技术中，工具电极是针对某一种特定的孔进行设计，加工的孔比较单一，具有一定的局限性；而本发明既能加工弯曲孔又能加工台阶孔，实现了一极多用的功能，扩大了应用范围，提高了加工效率，省时省力。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明公开了一种用于电解加工孔的多功能伸缩工具电极。
所述电解加工孔的多功能伸缩工具电极由电极夹头，电极安装法兰和电极本体三部分组成。
电极内部是供电解液流动的通孔结构，电极夹头设有一个电解液入口，电极本体底部设有一个出口。
电极夹头与台式电解加工机床主轴相连接，其内部的电解液入口与电解液循环系统相连，电解液由电极夹头的电解液入口流入，经法兰内孔和本体内部的孔流出。
电极法兰与电极夹头、电极本体之间安装了密封胶圈。
电极本体外部上半区表面涂有绝缘层，下半区设有一个紧定螺钉，对电极本体进行引电处理。
工具电极材料采用的是形状记忆合金，电极本体之间是可以伸缩的，且电极本体和电极法兰上分别设有与单片机和电解液循环系统相连接的固定端。
本发明特点在于克服了传统工具电极的局限性，既能加工弯曲孔又能加工台阶孔和沉孔。根据加工孔的类型来控制工具电极的形状，工具电极的伸缩功能用于加工台阶孔和沉孔；选用的材料为形状记忆合金，通过温度控制进行弯孔加工。实现了一极多用的功能，扩大了应用范围，提高了加工效率。
附图说明
图1为本发明工具电极内部结构示意图。
图2为本发明工具电极结构A-A剖视示意图。
图3为本发明工具电极安装在电解加工装置上的加工系统图。
图4为本发明用于电解加工弯曲深小孔的SMA金属工具电极的训练、加工示意图。
图中，1-法兰、2-电解液入口、3-螺纹通孔、4-密封垫、5-工具电极本体1、6-工具电极本体2、7-工具电极本体3、8-电解液通孔、9-Z轴步进电机、10-机床立柱、11-导轨、12-温度控制装置、13-XY工作台、14-大理石底座、15-机床主轴、16-控制器、17-工具电极
具体实施方式
如图1至图2所示，所述电解加工孔的多功能伸缩工具电极主要由电极夹头，电极安装法兰和电极本体三部分组成。电极内部是供电解液流动的通孔结构，电极夹头设有一个电解液入口，电极本体底部设有一个出口。电极夹头与台式电解加工机床主轴相连接，其内部的电解液入口与电解液循环系统相连，电解液由电极夹头的电解液入口流入，经法兰内孔和本体内部的孔流出。电极法兰与电极夹头、电极本体之间安装了密封胶圈。电极本体外部上半区表面涂有绝缘层，下半区设有一个紧定螺钉，对电极本体进行引电处理。通过控制工具电极的伸缩来确定加工台阶孔或者是沉孔，且电极本体和电极法兰上分别设有与控制器和电解液循环系统相连接的固定端。
图3为本发明工具电极安装在电解加工装置上的加工系统图。电解加工机床整体中的机床立柱10、导轨11、大理石底座14组成了加工机床本体。工具电极17安装在机床主轴上，Z轴步进电机9、XY工作台13、控制器16、机床主轴15、温度控制装置12组成了机床的运控控制系统，满足加工时机床的运动进给、温度控制、工具电极伸缩控制等动作需求。
图4为本发明用于电解加工弯曲深小孔的SMA金属工具电极的训练、加工示意图，计算机根据工具电极进给速度与时间，通过工具电极的温度控制，进行弯曲深小孔电解加工控制，工具电极材料为SMA形状记忆金属，可根据所需要加工的弯曲孔形状，预先训练工具电极，工具电极变形控制装置(温度控制装置)12固定在工作台上，通过控制器16来调节温度大小。

Claims (1)

1.一种用于电解加工孔的多功能伸缩工具电极，其特征在于：
所述电解加工孔的多功能伸缩工具电极由电极夹头，电极安装法兰和电极本体三部分组成；
电极内部是供电解液流动的通孔结构，电极夹头设有一个电解液入口，电极本体底部设有一个出口；
电极夹头与台式电解加工机床主轴相连接，其内部的电解液入口与电解液循环系统相连，电解液由电极夹头的电解液入口流入，经法兰内孔和本体内部的孔流出；
电极法兰与电极夹头、电极本体之间安装了密封胶圈；
电极本体外部上半区表面涂有绝缘层，下半区设有一个紧定螺钉，对电极本体进行引电处理；
计算机根据工具电极进给速度与时间，通过工具电极的温度控制，进行弯曲深小孔电解加工控制；
工具电极材料采用的是形状记忆合金，电极本体之间是可以伸缩的，通过控制工具电极的伸缩来确定加工台阶孔或者是沉孔，且电极本体和电极安装法兰上分别设有与控制器和电解液循环系统相连接的固定端。
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