200毫米口径等壁厚螺杆钻具定子内螺旋电解加工阴极的制作方法

本实用新型涉及一种电解加工阴极，特别是涉及一种200毫米口径等壁厚螺杆钻具定子内螺旋电解加工阴极。

背景技术：

参照图9。现有的整体式电解加工螺杆钻具金属定子阴极，等壁厚螺杆钻具定子内孔螺旋曲线属于异形曲线，实际就是转子外摆线的包络线，与普通螺纹中的梯形螺纹、三角螺纹、矩形螺纹不同，不存在“阳线”，采用电解加工时阴极仅靠前引导支撑，后引导不起作用，因此加工过程阴极不得不处于悬臂状态。已有的螺杆钻具定子加工对象口径为90mm～140mm,长度小于5000mm，按照140毫米及其以下的螺杆钻具设计的电解加工阴极由抛物线变截面螺旋阴极体、前引导、绝缘套、修形柱、后引导和压紧头组成，除修形柱外其余均为一整体，电解加工不间断加工时间小于20小时，由于阴极直径较小，加工时间较短，加工过程即使悬臂状，基本可以完成加工。但是，对于口径在200mm以上，长度大于5500mm的螺杆钻具定子，不间断加工时间超过30小时，在高流速、小间隙、大电流条件下，悬臂的大重量阴极全凭前引导支撑，频频出现前引导开裂掉块，电解液泄露、工作齿大端烧伤、无法继续加工的事故，据西安昆仑工业(集团)有限责任公司批量加工统计数据，140毫米及其140毫米以下的螺杆钻具定子内螺旋电解加工故障率小于10％，阴极寿命几乎不受加工数量的影响，200毫米螺杆钻具定子内螺旋电解加工故障率大于30％，一般只能加工2～3根。阴极和工件的成本十分昂贵，每根螺杆钻具定子在送至电解加工工序前为7万，阴极制造费用4万(未计设计费用)。

从产品方面分析故障原因：螺杆钻具定子内螺旋线的每一横截面都是由内、外弧组成的，200毫米螺杆钻具的内、外弧直径差值很大，与140毫米以下的螺杆钻具定子相比，外弧增大的幅度大，不是成比例增大的，阴极体长180mm，工作齿最大直径达200mm，前引导以比内弧直径小2mm的预制孔定位，致使前引导为支撑悬臂的阴极体需要承受更大的力；从加工过程分析：因去除余量大，电流大，加工时间长，沿用传统的一体化浇注绝缘材料的前引导在高温下强度有所降低，前引导开裂后悬臂阴极大端精加工部位间隙不均，烧伤故障增多。

技术实现要素：

为了克服现有整体式电解加工螺杆钻具金属定子阴极实用性差的不足，本实用新型提供一种200毫米口径等壁厚螺杆钻具定子内螺旋电解加工阴极。该阴极包括前引导、阴极体、粗加工工作齿、精加工工作齿和后堵头，前引导与阴极体是组合体，前引导采用高强度环氧钢棒成型，阴极体采用黄铜材料，阴极体与工作齿间的绝缘采用热固化树脂浇注，解决了前引导受力大易开裂的技术问题；阴极工作齿分为以去除余量为主要目标的粗加工工作齿，和最终精修的精加工工作齿，精加工工作齿采用耐烧蚀材料3Cr13，解决了短路烧伤技术问题。由于前引导与阴极体，精加工工作齿与粗加工工作齿均为组合体，一旦发生损伤，均可更换，延长了阴极使用寿命，实用性好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种200毫米口径等壁厚螺杆钻具定子内螺旋电解加工阴极，其特点是包括前引导1、阴极体2、粗加工工作齿3和精加工工作齿4。所述的前引导1与阴极体2是组合体，前引导1与阴极体2同轴。前引导1出液孔后的导流渠与阴极体2上的导流渠连通；精加工工作齿4与粗加工工作齿3相互镶嵌成组合体。前引导1的内孔尺寸与阴极体2匹配，内孔尺寸比阴极体2大0.5～1.5mm；前引导1与阴极体2的连接采用冷涂环氧树脂粘接。阴极体2与精加工工作齿4和粗加工工作齿3组合体之间的绝缘传统热固性浇注。

还包括后堵头5，用于非工作状态对精加工工作齿4和粗加工工作齿3进行保护。

所述的前引导1的材料是高强度环氧钢棒。

所述的阴极体采用黄铜材料。

所述的粗加工工作齿3采用黄铜材料。

所述的精加工工作齿4采用耐烧蚀材料3Cr13。

本实用新型的有益效果是：该阴极包括前引导、阴极体、粗加工工作齿、精加工工作齿和后堵头，前引导与阴极体是组合体，前引导采用高强度环氧钢棒成型，阴极体采用黄铜材料，阴极体与工作齿间的绝缘采用热固化树脂浇注，解决了前引导受力大易开裂的技术问题；阴极工作齿分为以去除余量为主要目标的粗加工工作齿，和最终精修的精加工工作齿，精加工工作齿采用耐烧蚀材料3Cr13，解决了短路烧伤技术问题。由于前引导与阴极体，精加工工作齿与粗加工工作齿均为组合体，一旦发生损伤，均可更换，延长了阴极使用寿命，实用性好。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。

附图说明

图1是本实用新型200毫米口径等壁厚螺杆钻具定子内螺旋电解加工阴极的示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是图2中前引导的零件图。

图4是图3的左视图。

图5是图2中粗加工工作齿的零件图。

图6是图5的剖视图。

图7是图2中精加工工作齿的零件图。

图8是图7的左视图。

图9是背景技术整体式电解加工螺杆钻具金属定子阴极的示意图。

图中，1-前引导，2-阴极体，3-粗加工工作齿，4-精加工工作齿，5-后堵头。

具体实施方式

以下实施例参照图1～8。

本实用新型200毫米口径等壁厚螺杆钻具定子内螺旋电解加工阴极包括前引导1、阴极体2、粗加工工作齿3、精加工工作齿4和后堵头5。前引导1与阴极体2是组合体，前引导1出液孔后的导流渠与阴极体2上的导流渠连通；精加工工作齿4与粗加工工作齿3相互镶嵌成组合体。

所述的阴极体采用黄铜材料，前引导1采用高强度环氧钢棒，其内孔尺寸与阴极体2匹配，内孔尺寸比阴极体2大0.5～1.5mm；前引导1与阴极体2的连接采用冷涂环氧树脂粘接，等树脂固化后，再一次性加工前引导1和阴极体2，以保证同轴。

阴极体2与精加工工作齿4和粗加工工作齿3组合体之间的绝缘传统热固性浇注，然后通过机械加工保证精度。

粗加工工作齿3采用导电率高的黄铜材料，精加工工作齿4采用耐烧蚀材料3Cr13，热处理后进行加工，由钳工将精加工工作齿4与粗加工工作齿3组装拼接。

阴极体2与精加工工作齿4和粗加工工作齿3组合体之间的绝缘传统热固性浇注。准备180℃环氧树脂粉和涂覆工具，将要涂覆的阴极体2，在烘箱里进行预热2小时后，迅速取出后，装夹在旋转工作台上，人工撒树脂粉，至粉不能熔化为止，再迅速将阴极体2放置回烘箱，等待15分钟后，再次取出阴极体2，进行撒树脂粉，重复上述步骤，一直到树脂粉的厚度比前引导1大5～8mm，在烘箱里进行固化两小时，关闭烘箱，将涂覆环氧树脂粉的阴极体2放置在烘箱内，等到烘箱的温度降到室温后再取出。钳工将多余树脂剔除后，使用车床找正，加工出与前引导1尺寸一致长度在15mm的圆作为基准，然后在万能铣床进行引导尺寸加工，尺寸小于前引导内孔尺寸0.2～0.3mm之间；再次在车床上进行长度加工，加工只进行端面加工，加工至阴极体2大端面与小端面均有见到阴极金属工作齿为止。

前引导1与阴极体2装配后的精加工均以精加工工作齿4为基准，外圆跳动不大于0.02mm。

精加工工作齿4的材料是3Cr13，淬火热处理。数控加工前使用磨床对两端面进行磨削加工，保证两平面的平行度和尺寸，数控加工外形后由钳工将其与阴极体2上的粗加工工作齿组装拼接，要求拼接后的轮廓齿接缝平滑。