专利名称：微细缝槽电解加工工艺及其装置的制作方法
技术领域：
本发明的微细缝槽电解加工工艺及装置属微细缝槽电解加工方法及装置。
微细缝、槽的加工方法主要有微细电火花加工，激光加工，金属切削加工，电解加工等。采用电火花加工，加工效率很低，工具电极制造成本高并且损耗严重，加工表面质量差。激光加工精度低，表面质量差。另外这两种方法都存在再铸层和微裂纹现象，不适合在某些场合应用。机械加工的效率不高，易产生变形，不适合于窄缝、槽的加工。
电解加工是利用金属电化学溶解的原理来实现金属工件的加工成型的一种方法。与其它方法相比，电解加工具有以下优点1)工具无损耗；2)生产效率高；3)加工表面质量好；4)与材料硬度无关。
电解加工的基本工艺过程是采用金属材料作为工具电极(阴极)，一般阴极的形状与工件(阳极)被加工区域形状相似，在加工缝、槽时，加工电极端部一般为凸起的筋状结构，筋厚大致等于槽宽减去两倍的侧面间隙。采用硝酸钠或氯化钠水溶液作为电解液。在电解加工过程中，电极以一定速度向工件毛坯进给，工具与工件之间保持0.1-0.5mm的间隙，电解液在间隙中沿筋状结构长度方向高速流动，电解液温度保持恒定。施加10-25伏直流电压后，工件阳极溶解，逐渐形成和工具电极相对应的形状，加工到一定尺寸后，断电，得到由阴极反拷而来的与阴极形状凹凸相反的工件。
上述方法在加工窄槽、缝时存在着困难1)当槽宽小至0.4mm以下时，电极筋状凸起很薄，非常难制造，极易变形；2)采用筋状结构，在加工中槽侧面二次腐蚀现象严重，产生锥度，尺寸精度难以保证；3)电解液流动冲刷不够充分和彻底，加工产物排除不及时，过程稳定性差。
本发明采取线绕工具电极和混合高速冲液的措施，电极制造容易，加工过程稳定，可达到的最小缝宽小，加工精度高。
实现本电解加工工艺的装置的构成是，受温控仪控制的加热器置于储液槽内，与电源相连的控制装置连于传动装置，与储液槽相连的磁力泵及过滤器、球阀、溢流阀的组成的电解液循环系统连于工作腔，其特点是还包括置于工作腔内的由加工区出口压力调节套固定于工具电极安装座上，置于工具电极安装座内的线绕工具电极通过电极进给轴连于传动装置及置于线绕工具电极下端的工件安装座所构的微细电解加工过程装置。其中线绕工具电极是通过将微细金属丝缠绕在特制框架上并利用固定螺钉将金属丝固定而形成的，框架端部靠近工件一面的金属电极丝对工件进行加工。线绕工具电极、工具电极安装座、工件安装座和加工区出口压力调节套的合理装配，可保证电解液通过线绕工具电极的特制框架结构进入到工件和金属电极丝之间加工区时，沿着金属丝电极的径向和轴向两个方向进行混合高速冲液，有利于及时冲走电解产物，保证加工的顺利进行。
上述工艺及装置的优点是在微细缝槽电解中，可以大大减少电极的制造难度，有效减少加工缝槽时杂散腐蚀的发生，减少加工侧面间隙，提高侧面加工垂直度和加工精度，缩小缝槽宽度，提高加工稳定性。
采用上述电解工艺方法及装置，能低成本、高效加工出单或群缝，其缝宽可小至0.2毫米，加工精度可保证在±0.02mm。
图1是微细缝槽电解加工工艺装置整体结构示意图。
图2是微细电解加工过程装置结构示意图。
图3是线绕工具电极组成示意图(以加工放射状分布群缝为例)，其中图(A)为缠上金属丝后的电极俯视图，图(B)为缠上金属丝后的线绕工具电极的三维实体示意图。
图4加工区内电解液流向示意图(以加工放射状分布群缝为例)。
图1中标号名称1、电极进给轴， 2、工具电极安装座，3、加工区出口压力调节套，4、线绕工具电极，5、工件安装座，6、工作腔，7、球阀，8、溢流阀，9、过滤器，10、磁力泵，11、储液槽，12、温控仪，13、加热器，14、控制装置，15、电源，16、传动装置。
图2中标号名称标号1、2、3、4、5、6及其名称与图1中对应的标号和名称一致，17、工具电极拧紧螺帽，18、压力表，19、调节螺钉，20、工件，21、工件固定螺钉，22、工件安装座固定螺钉，23、固定底座。
图3中标号名称24、工具电极特制框架，25、金属细丝，26、固定螺钉。
其中24、25、26组成图1和图2中的线绕工具电极4。
图2是微细电解加工过程装置结构示意图。线绕工具电极4通过工具电极拧紧螺帽17固定在工具电极安装座2上。加工区出口压力调节套3通过调节螺钉19安装在工具电极安装座2上，压力表18安装在压力调节套3上，根据压力表18显示的压力值，确定压力调节套3与电极安装座的相对位置，拧紧调节螺钉19固定压力调节套3。工件20通过工件固定螺钉21安装在工件安装座5上，工件安装座5通过工件安装座固定螺钉22绝缘安装在固定底座23上。
图3是线绕工具电极组成示意图。线绕工具电极的组成是将细金属丝25缠绕在特制框架24上并通过固定螺钉26将其固定。
本发明专利“微细缝槽电解加工工艺”原理及过程采用将细金属丝25缠绕在特制框架24上作为线绕工具阴极单元4，其缠绕后的形状和位置和预期加工成形的群槽形状和位置相对应，此阴极单元放置在工具电极安装座2内，工件20安放在工件安装座5上并经螺钉21绝缘固定在固定底座23上。加工区出口压力调节套3套在工具电极安装座2和工件安装座5外面。加工前先调整工具电极和工件间距离为适当的初始间隙，电解液经循环系统7～11循环过滤，并通过温控加热装置12、13加温并保持温度恒定。调节压力调节套3的上下位置，当压力表18显示加工区内压力适当时，拧紧螺钉19固定调节套3。电解加工时，电源15给工具电极和工件通电，阴极4以一定速度向工件方向进给，电解液顺着工具电极安装座2的中心通孔高速冲入阴极单元4，然后如图4所示，电解液沿着特制框架24的中心通道和环形通道分别高速冲入，沿中心通道的液流碰到工件后沿工件径向四散，与沿环形通道冲入工作区的液流汇合，在工作区内形成了沿金属电极丝的径向和轴向混合高速冲液方式，这种冲液方式可以及时将电解产物排除，使得金属丝25和工件始终保持很小的加工间隙，进行稳定加工。当加工深度达到规定尺寸时，断电，停止加工，拧开固定螺钉21，得到所需的微细缝槽结构。采用上述工艺方法使得加工过程稳定，有效减少加工缝槽的宽度，提高加工缝槽侧壁的垂直度。
需要说明的是，本说明书中以放射状分布的群缝加工作为一个具体实例进行解释，实际上，针对不同分布特点的群缝，可以设计专门的特制框架结构，使得线绕工具电极端部靠近工件一面的金属电极丝排列分布与预期加工成形的群槽排列分布相对应，而且保证沿着金属丝的径向和轴向混合高速冲液，使得该工艺方法和装置适合于各种不同分布的群缝的稳定精确加工。
权利要求
1.一种微细缝槽电解加工工艺，其特征在于(1)采用微细金属丝缠绕在特定框架上而形成的线绕工具电极；(2)在工作区内形成沿工具电极端部的金属电极丝径向和轴向混合高速冲液方式。
2.一种微细缝槽电解加工工艺装置包括温控仪(12)连于置于储液槽(11)内电解液中的加热器(13)，与电源(15)相连的控制装置(14)与传动装置(16)相连，与储液槽(11)相连的磁力泵(10)及过滤器(9)、溢流阀(8)、球阀(7)所组成的电解液循环系统连于工作腔(6)，其特征在于，还包括置于工作腔(6)内由加工区出口压力调节套(3)固定于工具电极安装座(2)上，置于工具电极安装座(2)内的线绕工具电极(4)通过电极进给轴(1)连于传动装置(16)以及置于线绕工具电极(4)下端的工件安装座(5)所组成的微细电解加工过程装置。
3.根据权利要求1所述的微细缝槽电解加工工艺，其特征在于，在工作区内形成沿工具电极端部的金属丝径向和轴向混合高速冲液方式，在于线绕工具电极(4)组成中的特殊结构的特制框架(24)设计，保证电解液流入加工区域时沿工具电极端部起加工阴极作用的金属丝的径向和轴向混合高速冲刷。
4.根据权利要求2所述的微细缝槽电解加工工艺装置，其特征在于，线绕工具电极(4)的组成是，将细金属丝(25)缠绕在特制框架(24)上，通过固定螺钉(26)将金属丝固定。
全文摘要
一种涉及微细缝槽电解加工工艺及其装置，其工艺在于采用微细金属丝缠绕在特定框架上形成线绕工具电极；采用沿电极丝径向和轴向混合高速冲液，保证流场的稳定性和均匀性；其装置包括储液槽(11)、泵(10)、过滤器(9)、溢流阀(8)、球阀(7)、工作腔(6)、温控仪(12)、加热器(13)、控制装置(14)、电源(15)、传动装置(16)，其特点是还包括由电极进给轴(1)、线绕工具电极(4)、工具电极安装座(2)、工件安装座(5)、加工区出口压力调节套(3)所组成的微细缝槽电解加工过程装置。应用本发明能进行最小宽度0.2mm穿透或不穿透、单个或多个缝槽加工，加工精度可达到±0.02mm。
文档编号B23H1/00GK1445040SQ0311332
公开日2003年10月1日 申请日期2003年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者朱荻, 徐惠宇, 严德荣 申请人:南京航空航天大学