一種降低管電極電解加工電極振幅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于管電極電解加工的技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種降低管電極電解加工電極振幅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]管電極電解加工是一種以中空金屬管作為工具陰極對工件陽極進行電化學蝕除加工的工藝，常用于電解打孔，航空零部件的孔加工是其重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。隨著現(xiàn)代航空工業(yè)技術(shù)的進步，航空發(fā)動機渦輪前溫度不斷提高，發(fā)動機熱端部件(如高壓渦輪工作葉片、導向葉片，燃燒室等)都廣泛采用了氣膜冷卻技術(shù)，每片葉片有數(shù)十至數(shù)百個氣膜冷卻孔，燃燒室內(nèi)有多達數(shù)萬個此類的氣膜冷卻孔。這些零部件多采用高強度鋼、鈦合金、鎳基合金等高強度高硬度材料制造，氣膜冷卻孔的孔徑一般在0.25-1.25mm之間，空間角度復雜，傳統(tǒng)的機械方法已無法加工這些氣膜冷卻孔。因此，在高強度高硬度航空發(fā)動機材料上，怎樣高效率高質(zhì)量地加工冷卻孔已成為目前航空制造業(yè)必須解決的問題之一。如果使用常規(guī)加工手段，如電火花、激光加工等，存在熱效應(yīng)問題。管電極電解加工氣模冷卻孔工藝則對工件材料強度、硬度等機械物理特性不敏感，且加工過程無工具損耗，加工后不存在熱再鑄層、熱影響區(qū)及殘余應(yīng)力，另外，通過一次性群孔加工成型，可在保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，顯著降低制造成本，提高電解加工效率，該方法非常適宜加工對熱再鑄層和微裂紋非常敏感的發(fā)動機熱端部件，如發(fā)動機高壓渦輪葉片。但管電極電解加工尚存在一些問題限制了它的發(fā)展與應(yīng)用，提高電解加工的加工質(zhì)量，一直是電解加工研究人員致力于解決的重要問題。在管電極電解加工過程中，所使用的中空管電極通常直徑較小，剛度較差，且其中空的結(jié)構(gòu)又進一步削弱了其剛度；此外，加工間隙內(nèi)電解液流速的變化及電解液流體應(yīng)力的變化會導致作用在管電極表面的流體應(yīng)力不均勻，而間隙內(nèi)電解液渦流的存在進一步惡化了管電極表面的流體應(yīng)力分布。因此，剛度較差的中空管電極在多變的、非均勻分布的電解液流體應(yīng)力作用下往往會發(fā)生不規(guī)律的振動，其振動幅度難于預(yù)測，更難于控制，嚴重的影響了電解加工的穩(wěn)定性和加工的成型精度。
[0003]因此，尋找一種有效的降低管電極電解加工電極振動幅度的方法來提高加工工程的穩(wěn)定性是目前該領(lǐng)域關(guān)鍵核心問題之一，也是航空制造領(lǐng)域管電極電解加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，設(shè)計一種降低管電極電解加工電極振幅的方法，該方法利用添加磨料的電解液進行電解加工，能夠有效提高電解液阻尼，降低電解加工過程中管電極的振幅，提高電解加工過程的穩(wěn)定性和成型精度。
[0005]本發(fā)明提供的一種降低管電極電解加工電極振幅的方法，包括以下步驟:
(一)在電解加工使用的電解液中添加質(zhì)量百分比為8%-10%的氧化鋁磨料，粒度為1000-5000目，適當添加分散劑，形成氧化鋁磨料的電解液懸浮液； (二)將電解加工使用的管電極做相應(yīng)側(cè)面絕緣處理；
(三)將管電極安裝在電解加工機床的夾緊密封裝置上，并連接加工電源的負極，將工件材料固定在電解液槽中的工件夾具上，并連接加工電源的正極，開啟電解液循環(huán)栗和加工電源進行電解加工，加工時如圖1所示，電解液在管電極中向下流動，從管電極下端出口向外噴出，由于電解液中添加氧化鋁磨料后阻尼較大，管電極振動時受到阻力增大，從而減小管電極由電解液流動引起振動的振幅。在此過程中，電解液中所含的氧化鋁磨料隨電解液的噴出流經(jīng)電解加工區(qū)域，氧化鋁磨料與工件的被加工表面進行直接接觸，起到研磨作用，從而在順利通過電解液循環(huán)系統(tǒng)將電解加工產(chǎn)物排出加工區(qū)域的前提下，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件被加工表面的粗糙度和加工精度。
[0006]優(yōu)選地，所述磨料為氧化鋁磨料，粒度為1000-5000目。
[0007]優(yōu)選地，所述分散劑為鄰苯甲?；酋啺封c。
[0008]優(yōu)選地，采用電解液添加磨料方式來增加電解液阻尼，降低管電極振幅，通過磨料在電解液流動沖刷過程中直接磨削工件被加工表面來提高其表面粗糙度和加工質(zhì)量。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)常規(guī)情況下，磨料在電解液中會發(fā)生聚沉現(xiàn)象，影響電解液循環(huán)系統(tǒng)的過濾功能。本方法中采用1000-5000目的氧化鋁磨料并添加適當?shù)姆稚?，如鄰苯甲?；酋啺封c，磨料粒度小且在電解液中懸浮分散，可很好的實現(xiàn)增加電解液阻尼和研磨工件被加工表面的作用而不發(fā)生聚沉。
[0010](2)在常規(guī)電解加工中，電解液在管電極中流動會引起電極振動。這種難以預(yù)測和控制的不規(guī)則的管電極振動易導致短路甚至火花放電發(fā)生，引起電極和工件加工面燒傷。本方法中采用在電解液中添加氧化鋁磨料的方式，有效提高了電解液的阻尼，故管電極振動時受到阻尼增大，降低了管電極由電解液流動及自身剛度不足引起振動，降低其振幅。同時，電解液中所含的氧化鋁磨料隨電解液流經(jīng)電解加工區(qū)域，氧化鋁磨料與工件被加工表面進行接觸，起到研磨作用，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件被加工表面的粗糙度和加工精度。
【附圖說明】
[0011]圖1是管電極電解加工裝置示意圖；
圖2是管電極電解加工區(qū)域原理示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1、2所示，其包括:電解加工機床的夾緊密封裝置1，負責管電極的夾緊和電解液密封；經(jīng)側(cè)面打孔和絕緣處理的管電極2，上端連接電解加工機床的夾緊密封裝置1，并連接加工電源負極做電解加工的陰極，加工時向下噴射電解液；加工電源3，加工時提供所需的直流電；工件夾具4，負責夾緊固定工件；工件5，連接加工電源3正極做電解加工的陽極；電解槽6，為電解加工提供電解液加工環(huán)境；電解液循環(huán)栗7，為加工時電解液的循環(huán)流動提供動力；管電極下端出口噴出的電解液束流8 ;電解液束流中的氧化鋁磨粒9。
[0013]本發(fā)明提供的一種降低管電極電解加工電極振幅的方法，具體包括以下步驟:
(一)在電解加工使用的電解液中添加8-10%的氧化鋁磨料，粒度為1000-5000目，適當添加分散劑鄰苯甲?；酋啺封c，形成氧化鋁磨料的電解液懸浮液；
(二)將電解加工使用的管電極2做相應(yīng)側(cè)面絕緣處理，絕緣層厚度30-100μ m，管電極加工端預(yù)留0.1-0.3mm長度部分不做絕緣以形成“加工刃”；
(三)將預(yù)處理完畢的管電極2安裝在電解加工機床的夾緊密封裝置I上，并連接加工電源3的負極做電解加工的陰極，將工件5固定在電解液槽6中的工件夾具4上，同時連接加工電源3正極做電解加工的陽極，開啟電解液循環(huán)栗7和加工電源3進行電解加工，加工時如圖1所示，電解液在管電極2中向下流動，從管電極2下端出口向外噴出，由于電解液中添加氧化鋁磨料后阻尼增大，管電極2振動時受到的阻力增大，從而減小管電極2由電解液流動引起振動的振幅。在此過程中，管電極下端出口噴出的電解液束流8中所含的氧化鋁磨粒9粒度較小且在電解液中懸浮分散，不會影響電解液循環(huán)系統(tǒng)的過濾功能，其隨管電極出口噴出的電解液束流8流經(jīng)電解加工區(qū)域，磨料中的氧化鋁磨粒9與工件5被加工表面進行接觸磨削，起到研磨作用，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件5被加工表面的粗糙度和加工精度。
[0014]以上所述的僅為本發(fā)明的實施范例，當不能依次限定本發(fā)明實施的范圍。即凡是依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明權(quán)利要求涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種降低管電極電解加工電極振幅的方法，包括以下步驟: (一)在電解加工使用的電解液中添加質(zhì)量百分比8%-10%的氧化鋁磨料，粒度為1000-5000目，適當添加分散劑，形成氧化鋁磨料的電解液懸浮液； (二)將電解加工使用的管電極做相應(yīng)側(cè)面絕緣處理； (三)將管電極安裝在電解加工機床的夾緊密封裝置上，并連接加工電源的負極，將工件材料固定在電解液槽中的工件夾具上，并連接加工電源的正極，開啟電解液循環(huán)栗和加工電源進行電解加工，加工時如圖1所示，電解液在管電極中向下流動，從管電極下端出口向外噴出，由于電解液中添加氧化鋁磨料后阻尼較大，管電極振動時受到阻力增大，從而減小管電極由電解液流動引起振動的振幅，在此過程中，電解液中所含的氧化鋁磨料隨電解液的噴出流經(jīng)電解加工區(qū)域，磨料中的氧化鋁磨粒與工件的電解加工面進行直接接觸，起到研磨作用，從而在順利通過電解液循環(huán)系統(tǒng)將電解加工產(chǎn)物排出加工區(qū)域的前提下，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件被加工表面的粗糙度和加工精度。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述磨料為氧化鋁磨料，粒度為1000-5000目。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述分散劑為鄰苯甲酰磺酰亞胺鈉。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:采用電解液添加氧化鋁磨料方式增加電解液阻尼，降低管電極振動幅度，通過電解液流動帶動氧化鋁磨料直接磨削工件被加工表面來提高其表面粗糙度和加工精度。
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種降低管電極電解加工電極振幅的方法，包括以下步驟：在電解加工使用的電解液中添加氧化鋁磨料，適當添加分散劑，形成氧化鋁磨料的電解液懸浮液；將電解加工使用的管電極做相應(yīng)側(cè)面絕緣處理；加工時電解液在管電極中向下流動，從管電極下端出口向外噴出，由于電解液中添加氧化鋁磨料后阻尼較大，管電極振動時受到阻尼增大，降低了管電極由電解液流動及自身剛度不足引起振動，降低其振幅。同時，電解液中所含的氧化鋁磨料隨電解液流經(jīng)電解加工區(qū)域，磨料中的氧化鋁磨粒與工件被加工表面進行接觸，起到研磨作用，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件被加工表面的粗糙度和加工精度。
【IPC分類】B23H3/08, B23H3/00
【公開號】CN105195841
【申請?zhí)枴緾N201510747707
【發(fā)明人】李志永, 路文文, 臧傳武, 王欽強, 崔慶偉, 聶云聰
【申請人】山東理工大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年11月6日