用于旋印电解加工的供液夹具及其供液方式的制作方法

本发明提出用于旋印电解加工的供液夹具及其供液方式，属于电解加工领域。

背景技术：

电解加工是利用电化学阳极溶解快速去除材料的加工方法。与机械加工相比，电解加工有其独特的优点，由于是非接触式的加工，因此，在加工过程中刀具无损耗、无残余应力和塑性变形、加工效率高、表面质量好等优点。因此，电解加工适用于薄壁易变性、空间曲面复杂以及难切削的高温合金和钛合金材料的加工。

在工业生产中有许多回转体零件如汽车活塞环、航空发动机机匣等，其中航空发动机机匣零件最为典型。航空发动机机匣是一种大型的环形薄壁零件，是航空发动机的重要承力部件，起着连接、承载、支撑等作用。在机匣外形面有许多凸台、环带、栅格等复杂结构，其材料多为高温合金、钛合金等难切削的材料。采用传统的机械加工，刀具磨损严重，加工周期长，加工费用高，加工易变形。

为解决复杂薄壁结构机匣零件的加工难题，沈阳黎明航空发动机有限责任公司提出用“分块”电解加工方法实现机匣表面复杂型面的加工（见专利“电解加工复杂机匣型面的方法”，申请号200910248600.9申请人沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司发明人徐斌朱海南等），其采用分度、分块、分工布加工方式，采用多块块状电极将整个机匣型面分成不同工位，并分别设计相对应的工具阴极，在不同工位上完成整个机匣型面的加工。该方法所用阴极数目多，工序繁琐，两道工序加工的表面存在“出水痕”与“接刀痕”，需要后期的工序将其去除。南京航空航天大学提出机匣旋印电解加工方法（见专利“航空发动机薄壁机匣电解加工方法”，申请号201410547093申请人南京航空航天大学发明人朱荻朱增伟王宏睿王登勇），针对回转体表面凸台的结构特点，设计相应的阴极结构，通过控制阴阳极之间的相对转动及进给方式，在工件表面加工出相应的凸台轮廓。该方法不需要更换电极即可实现薄壁机匣表面复杂凹凸结构的一次性加工，加工表面光滑连续，无“出水痕”与“接刀痕”，加工工序简单，加工效率高。

旋印电解加工是利用电化学阳极溶解快速去除材料。加工时，工件阳极与表面具有绝缘窗口的工具阴极以相同的角速度相对旋印，同时工具阴极以一定的进给速度向工件阳极进给。随着加工的进行，工件阳极的直径逐渐减小，与阴极窗口对应的工件阳极表面逐渐被加工出凸台结构。在旋印电解加工中，只有阴阳极壁面间隙较小的一段范围内才发生阳极材料蚀除，该区域称为电解加工区。加工区流场的好坏直接影响加工稳定性、加工效率、凸台的成形精度以及表面粗糙度等。由于加工区的间隙较小（一般为0.1mm-0.5mm），且在加工过程中电极的旋转、工件直径的不断减小、凸台的增长等使得电解液流道难以密封，凸台的存在使得凸台背部加工区域电解液流速低，流场设计十分复杂。加工区流场差会导致电解产物难以及时排出造成局部短路、加工表面流痕严重、加工不能稳定进行等问题。因此，为满足旋印电解加工高效、稳定加工的需求，提出了用于旋印电解加工的供液夹具及其供液方式。

技术实现要素：

本发明针对旋印电解加工时存在的不足，提出了用于旋印电解加工的供液夹具及其供液方式，该发明设计的供液方式以及夹具结构以满足复杂结构工件的加工，通过改进加工区的流场，保证电解产物能够被电解液及时带走，提高加工稳定性、加工精度和加工效率。

一种用于旋印电解加工的供液夹具，其特征在于：包括夹具体和端盖；

夹具体开有加工腔；加工腔分为工件容纳区域和工具容纳区域，工件容纳区域和工具容纳区域中间为加工区；加工腔关于工件中心和工具中心的连线成对称结构，上述连接线也为加工腔对称轴；夹具体位于工件容纳区域的中间开有工件轴安装孔；

端盖位于夹具体上方，其中端盖位于工具容纳区域的中间开有工具轴安装孔；其中其特征在于：

上述夹具体还开有2个工件滑块导滑槽和1个工具滑块导滑槽；其中2个工件滑块导滑槽位于工件容纳区域外侧与工件容纳区域联通，且沿加工腔对称轴对称分布；1个工具滑块导滑槽位于工具容纳区域外侧与工具容纳区域联通，且位于加工腔对称轴的轴线上；

上述工件滑块导滑槽内安装有工件滑块，工件滑块与工件接触端开有避免与工件表面的凸台结构有干涉的防干涉开槽；工件滑块的另一端开有盲孔，盲孔与压块导滑槽底部之间安装有工件滑块弹簧；

上述工具滑块导滑槽内安装有工具滑块；工具滑块的另一端开有盲孔，盲孔与工具滑块导滑槽底部之间安装有工具滑块弹簧；

上述供液夹具为上入、两侧入、下出的供液方式，即端盖上与加工区上方对应位置开有电解液上方入口；夹具体与加工区两侧对应位置开有电解液侧面入口i和电解液侧面入口ii；夹具体与加工区下方对应位置开有电解液出口。

上述用于旋印电解加工的供液夹具的供液方式，其特征在于包括以下过程：

供给电解液，电解液从加工区上方和两侧入口流入，从加工区下方的出口流出；上方的入口为主冲液口，两侧的入口为辅助冲液口，压力稍低于主冲液口的压力。

2个工件滑块在工件滑块导滑槽内受弹簧挤压压在工件上，1个工具滑块在工具滑块导滑槽内受弹簧挤压压在工具上，加工过程中起到封堵的作用，使得主冲液口的电解液只能从上方流入，经过加工区，再从下方的出口流出，使得加工区的电解液流速较高且流速均匀；工件和工具同步对转，并且工具以恒定的速度向工件进给，同时接通电解加工电源开始加工，电解液流经加工区带走电解产物，在与阴极窗口对应的工件表面加工出凸台结构。

通过弹簧滑块装置将滑块与电极压紧，防止电解液从两侧流走，在保证密封的前提下，还可以利用弹簧的压缩量使得该夹具可以适用于一定范围内不同直径的工件加工，使得在加工过程中滑块始终与电极表面贴紧。该夹具的供液方式中，两侧的入口为辅助冲液口，在加工过程中起到封堵的作用，使得主冲液口的电解液只能从上方流入，经过加工区，再从下方的出口流出，使得加工区的电解液流速较高且流速均匀。

上述用于旋印电解加工的供液夹具，其特征在于：

上述端盖由第一盖板和第二盖板组成。为了便于安装和拆卸，在保证密封性的前提下将端盖拆分成第一盖板和第二盖板。

上述用于旋印电解加工的供液夹具，其特征在于：上述第一盖板和第二盖板的外缘下表面开有槽，槽内安装密封条；第一盖板和第二盖板通过压块与夹具体压紧，压块通过螺钉与夹具体安装紧固。防止电解液从安装间隙内流出，增加了夹具的密封性。

上述的用于旋印电解加工的供液夹具，其特征在于：

上述电解液上方入口位于加工区正上方，与第一盖板的电解液上方入口安装孔螺纹配合连接。在加工区的两侧以及加工区的正上方设置入口，在加工区的正下方设置出口，该供液方式使得加工区的电解液流速较高且流速均匀，可以保证加工的稳定性、加工效率。

附图说明

图1为夹具的整体装配图；

图2为拆去压块以及左右盖板的装配图；

图3为夹具体结构图；

图4为工件滑块结构图；

图5为左盖板结构图；

图6为右盖板结构图；

图7为夹具的整体装配图的剖视图；

其中，1、支撑板，2、夹具体，3、左盖板,4、工件滑块弹簧，5、工件滑块，6、左盖板密封条，7、工件，8、电解液上方入口，9、电解液侧面入口i，10、工具轴，11、工具,12、工具滑块,13、工具弹簧,14、右盖板，15、右盖板密封条，16、销钉,17、螺钉,18、加工腔，19、压块，20、电解液侧面入口ii，21、电解液下方出口，22、工件滑块导滑槽，23、密封圈安装孔，24、工具滑块导滑槽，25、工件滑块尾部盲孔，26、槽，27、电解液上方入口安装孔，28、工具轴安装孔i，29、左盖板密封条安装槽i，30、右盖板密封条安装槽，31、工具轴安装孔ii，32、密封圈，33、工件轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施过程做详细介绍。

实施本发明——“用于旋印电解加工的供液夹具及其供液方式”，如图1所示，该装置主要包括夹具体2，支撑板1，左盖板3，右盖板14，压块19，入口8、9、20，出口21，弹簧4、13，滑块5、12等。

夹具体2与支撑板1通过螺钉17连接，由销钉16定位，夹具体与支撑板采用耐腐蚀材料制作，如环氧树脂。左盖板3，右盖板14与夹具体2之间通过压块19压紧，左盖板3和右盖板14采用耐腐蚀的透明绝缘材料，便于观察加工时的情况。工件7安装在工件轴34上，工具11安装在工具轴10，通过弹簧4、13分别将滑块5、12压紧在工件7和工具11表面，起到封堵电解液的作用，滑块采用绝缘耐腐蚀材料，弹簧采用不锈钢。

采用本发明电解加工工件的过程包括以下步骤：

步骤一，安装工件和工具阴极，连接方式如图1所示，工件安装在工件轴，工具安装在工具轴。

步骤二，安装滑块，将弹簧安装在滑块尾部，一起安装到夹具体的导滑槽内，滑块分别与工件和工具压紧。

步骤三，将密封条安装在左右盖板的密封条安装槽内，通过压块将左右盖板与夹具体压紧。

步骤四，供给电解液，电解液从加工区上方和两侧入口流入，从加工区下方的出口流出。

步骤五，工件和工具同步对转，并且工具以恒定的速度向工件进给，同时接通电解加工电源开始加工，电解液流经加工区带走电解产物，在与阴极窗口对应的工件表面加工出凸台结构。

步骤六，加工结束，切断电源，关闭电解液阀。