一种间歇式脉冲电解加工装置及内键槽加工方法与流程

本发明涉及机械制造特种加工技术领域，具体涉及一种间歇式脉冲电解加工装置及内键槽加工方法。

背景技术：

内键槽转轴是连接孔类零件和轴类零件，传递扭矩，防止移位的关键部件。目前对于内键槽转轴的加工还是以传统加工方法为主。

目前加工内齿槽的方法主要有如下四种方法：

1.拉削加工方法。按加工表面不同，拉床可分为内拉床和外拉床。内拉床用于拉削内表面，如花键孔、方孔等。传动装置带着拉刀作直线运动，并由主溜板和辅助溜板接送拉刀。拉削加工工艺适用于生产大批量内齿槽零件，但加工过程中拉刀会有损耗，并且拉刀的设计与材料的预处理选择极其关键，否则对加工精度及加工稳定性造成影响。(翟志祥,张俊强.cr27超硬材料键槽拉削工艺试验,金属加工(冷加工),2008(23))。

2.插削加工方法。加工过程中，工作台上的工件做纵向、横向或旋转运动，插刀做上下往复运动，切削工件。插床的工作效率较低，多用于单件小批量生产和修配工作。插床的刀架没有抬刀机构，工作台也没有让刀机构，因此，插刀在回程时与工件相摩擦，工作条件较差。(王斌武,张德全.基于插削实现高精度深内孔长键槽的加工方法,煤矿机械,2005(24))。

3.刨削加工方法。加工时滑枕带着刨刀，作住复直线运动，刨削工件表面。使用刨床加工，虽然刀具较简单，但生产率较低，主要用于单件，小批量生产，无法进行大规模生产。(陈黄键,崔元萍,罗正华.小径盲孔键槽的刨削装置设计与应用,工具技术,2014(3))。

4.铣削加工方法。其工艺原理是将整个铣头和传动轴通过运动轴，伸入工件孔内，用常规铣刀铣削加工出内孔键槽，可通过进给运动来实现不同槽宽和槽深加工。但是，由于铣头和传动轴的体积较大，因此，孔径太小的工件内键槽加工受到限制。(王明强,孙东明.大型结构件孔内键槽铣削专用机床研制,机床与液压,2002(6))。

有鉴于现有技术加工方法在加工内键槽时存在的缺陷，本申请人提出一种基于电解加工工艺的加工装置及方法，对提高内键槽的加工质量具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种间歇式脉冲电解加工装置，解决了内键槽加工受限于工件硬度和加工孔径太小等因素的问题，提高了内键槽的加工质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种间歇式脉冲电解加工装置，包括电解液箱、水泵、电解脉冲电源、加工平台和驱动机构，加工平台上设有用于夹持工件的卡盘，加工平台在卡盘正上方设有加工轴，加工轴由驱动机构驱动上下直线移动，加工轴的下端设有用于加工内键槽的凸齿，电解脉冲电源的阴极与加工轴电连接、阳极与卡盘及工件电连接；水泵的入水口与电解液箱相连通，水泵的出水口通过供液管向加工轴的凸齿和工件待加工处输送电解液。

由上可知，在使用本发明加工工件的内键槽时，将工件夹持在卡盘上，此时电解脉冲电源的阳极与卡盘及工件电连接，电解脉冲电源的阴极与加工轴电连接，然后启动水泵向加工轴的凸齿喷射电解液，并启动驱动机构带动加工轴向下移动至工件处，使加工轴的凸齿对准工件待加工处并且保持加工轴向下匀速进给工件待加工处，基于阳极溶解原理，工件作为电解阳极，加工轴的凸齿作为电解阴极，工件的内键槽位置处在电解作用下慢慢被溶解，直至内键槽被完全加工出来。

综上所述，本发明利用工件作为电解阳极，加工轴的凸齿作为电解阴极，通过电解加工的方式加工出内键槽，由于电解加工为阳极溶解的加工方法，因此工件材料的硬度对加工速度、加工精度等无影响，也即是内键槽加工受限于工件的硬度；另外，本发明采用上下直线移动的加工轴对工件进行振动的加工方式，使得内键槽的加工不受工件孔径大小限制，由于电极制备简单，该工艺原理上可实现任意转轴孔径和深度的键槽加工。

作为本发明的一种改进，还包括气瓶，所述加工轴为中空结构，气瓶通过输气管向加工轴的中空孔从上向下喷入气体，输气管上设有阀门。

进一步地，所述阀门为流量调节阀。

作为本发明的一种改进，所述加工轴在侧壁上设有进液孔，水泵的出水口通过供液管向进液孔输送电解液。

作为本发明的一种改进，所述驱动机构包括支架、电机和丝杆，支架设在加工平台上，电机固定在支架上，丝杆竖向设在支架上，电机用于驱动丝杆旋转，丝杆上螺纹连接有滑块，加工轴固定在滑块上。

进一步地，所述加工平台上设有排液管，电解液箱上设有回液孔，排液管一端与电解液箱的回液孔相连接，排液管另一端设在加工平台上。

一种利用上述间歇式脉冲电解加工装置的内键槽加工方法，包括以下步骤：

将工件夹持在卡盘上；

然后将电解脉冲电源的阴极与加工轴电连接、阳极与卡盘及工件电连接；

启动驱动机构带动加工轴向下移动至工件处，使加工轴的凸齿对准工件待加工处并且保持加工轴向下匀速进给；

利用水泵向加工轴的凸齿和工件待加工处输送电解液；

启动电解脉冲电源对工件进行电解加工。

作为本发明的一种改进，所述加工轴为中空结构，在对工件进行电解加工时，向加工轴的中空孔从上向下喷入气体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用工件作为电解阳极，加工轴的凸齿作为电解阴极，通过电解加工的方式加工出内键槽，由于电解加工为阳极溶解的加工方法，因此工件材料的硬度对加工速度、加工精度等无影响，也即是内键槽加工受限于工件的硬度；

另外，本发明采用上下直线移动的加工轴对工件进行振动的加工方式，使得内键槽的加工不受工件孔径大小限制，由于电极制备简单，该工艺原理上可实现任意转轴孔径和深度的键槽加工。

附图说明

图1为本发明间歇式脉冲电解加工装置的示意图；

图2为本发明间歇式脉冲电解加工装置驱动机构的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例

请参考图1和图2，一种间歇式脉冲电解加工装置，包括电解液箱10、水泵20、电解脉冲电源30、加工平台40和驱动机构50，加工平台40上设有用于夹持工件70的卡盘41，加工平台40在卡盘41正上方设有加工轴60，加工轴60由驱动机构50驱动上下直线移动，加工轴60的下端设有用于加工内键槽的凸齿61，电解脉冲电源30的阴极与加工轴60电连接、阳极与卡盘41及工件70电连接；水泵20的入水口与电解液箱10相连通，水泵20的出水口通过供液管21向加工轴60的凸齿61与工件70待加工处输送电解液。

由上可知，在使用本发明加工工件的内键槽时，将工件夹持在卡盘上，此时电解脉冲电源的阳极与卡盘及工件电连接，电解脉冲电源的阴极与加工轴电连接，然后启动水泵向加工轴的凸齿喷射电解液，并启动驱动机构带动加工轴向下移动至工件处，使加工轴的凸齿对准工件待加工处并且保持加工轴向下匀速进给工件待加工处，基于阳极溶解原理，工件作为电解阳极，加工轴的凸齿作为电解阴极，工件的内键槽位置处在电解作用下慢慢被溶解，直至内键槽被完全加工出来。

综上所述，本发明利用工件作为电解阳极，加工轴的凸齿作为电解阴极，通过电解加工的方式加工出内键槽，由于电解加工为阳极溶解的加工方法，因此工件材料的硬度对加工速度、加工精度等无影响，也即是内键槽加工受限于工件的硬度；另外，本发明采用上下直线移动的加工轴对工件进行振动的加工方式，使得内键槽的加工不受工件孔径大小限制，由于电极制备简单，该工艺原理上可实现任意转轴孔径和深度的键槽加工。

在本实施例中，还包括气瓶80，所述加工轴60为中空结构，气瓶80通过输气管81向加工轴60的中空孔从上向下喷入气体，输气管81上设有阀门82。通过加工轴的中空孔从上向下喷入气体，气体从中空孔下端喷出后，吹送至工件上，由于工件待加工处是与加工轴凸齿的位置相对应的，而中空孔对应的位置则是非加工区域，因此气体能引导和限制电解液喷射方向，改善加工定域性问题，减少杂散腐蚀，提升电解加工内键槽的工艺稳定性与精度。在上述基础上，所述阀门82为流量调节阀，通过流量调节阀控制气体流量及速率。

在本实施例中，所述加工轴60在侧壁上设有进液孔62，水泵20的出水口通过供液管21向进液孔62输送电解液。电解液通过进液孔流入后，经过加工轴的中空孔流至工件处，由于内键槽是位于孔内，因此电解液从工件上的孔溢出后，使得工件的内键槽加工位置浸泡在电解液里，使得电解加工过程电解的阴极和阳极一直保持电连接。

在本实施例中，所述驱动机构50包括支架51、电机52和丝杆53，支架51设在加工平台40上，电机52固定在支架51上，丝杆53竖向设在支架51上，电机52用于驱动丝杆53旋转，丝杆53上螺纹连接有滑块54，加工轴60固定在滑块54上。通过电机驱动丝杆旋转带动滑块上下移动，从而使得加工轴上下直线移动。

在本实施例中，所述加工平台40上设有排液管90，电解液箱10上设有回液孔，排液管90一端与电解液箱10的回液孔相连接，排液管90另一端设在加工平台40上。排液管将从工件上溢出至加工平台上的电解液回流至电解液箱，实现循环利用。

一种利用上述间歇式脉冲电解加工装置的内键槽加工方法，包括以下步骤：

将工件夹持在卡盘上；

然后将电解脉冲电源的阴极与加工轴电连接、阳极与卡盘及工件电连接；

启动驱动机构带动加工轴向下移动至工件处，使加工轴的凸齿对准工件待加工处并且保持加工轴向下匀速进给；

利用水泵向加工轴的凸齿和工件待加工处输送电解液；

启动电解脉冲电源对工件进行电解加工。

在上述基础上，所述加工轴为中空结构，在对工件进行电解加工时，向加工轴的中空孔从上向下喷入气体。由于工件待加工处是与加工轴凸齿的位置相对应的，而中空孔对应的位置则是非加工区域，因此气体能引导和限制电解液喷射方向，改善加工定域性问题，减少杂散腐蚀，提升电解加工内键槽的工艺稳定性与精度。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。