专利名称：一种去除交叉孔毛刺的方法
技术领域：
本发明涉及一种去除交叉孔毛刺的方法，特别是去除柴油发动机隐 蔽交叉孔毛刺的方法。
背景技术：
金属工件机械加工后，表面经常存在尖角、毛刺等突起，例如柴油 发动机加工中交叉孔等部位的毛刺更为突出，而这些毛刺会对工件的使 用造成很大的影响，因此需要将这些尖角和毛刺去除抛光。传统的毛刺 去除法是手工操作，操作工戴着胶手套，使用砂纸、砂布、油石、锉刀 等工具，通过物理的方法直接去除，这种方法劳动强度大，效率低，工 件的毛刺和尖锐部位容易伤害操作操作工人。虽然可以釆用机械方法去 除毛刺，但只是动力的改变，其工作原理与手工操作相同，所以与手工 操作具有共同的不足，即对隐蔽部位(如内部交叉孔等部位)的去除效 果不好，有些部位甚至是没有办法去除，直接影响到工件的清洁度，进 而影响工件的使用。如对于发动机气缸体内部加工面毛刺，如果不清理 彻底，则遗留的毛刺会在将来使用过程中脱落，混进润滑系统(机油) 中，加快各运动副的磨损，对整机的使用寿命影响很大。
电解过程可以将金属材料由单质态变为离子态，进而与金属材料脱 离，因此可以用于金属工件机械加工后的表面清洁处理，但如何利用该
原理高效处理结构复杂工件特殊部位的表面，需:^殳计适宜的电^1工具，
4同时需要适宜的加工工艺。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种采用专门电极工具，有效去 除发动才几隐蔽交叉孔等部位才几械加工毛刺的方法。
容先清除工件交叉孔部位的铁屑，使用电解抛光工具电极，工件接电 解电源正极，工具电极接电解电源负极，在电解液存在下进行电解清除 去毛刺，电解结束后排出电解液并清洗，即得到清除毛刺的工件。
本发明去除交叉孔毛刺的方法可以处理各种隐蔽交叉孔部位的机械 加工毛刺，最适于处理结构复杂的柴油发动机隐蔽交叉孔去毛刺。如用 于柴油发动机主油道与冷却喷嘴安装孔交叉部位去毛刺加工处理，本发 明方法还可以推广到型孔、型腔、叶轮、齿轮等的加工和去毛刺。
本发明去除交叉孔毛刺的方法中，电解抛光工具电极的阴极与工件 间保持0.2 10mm距离，优选保持0.3 lmm距离。电解电源为电压为10 ~ 36V直流电源，直流电源可以采用交流电源降压整流后获得。电解液采 用NaCl水溶液，在电解去毛刺过程中，优选采用电解液流动的方式，以 及时带走生成的固体杂质。电解时间根据电解电压及工件质量， 一般在 5 120秒时间，优选15 75秒时间。
杆、电极片、绝缘套和绝缘螺钉，电极杆为金属直杆结构，绝缘套覆盖 在电极杆表面，绝缘套部分开口，绝缘套开口位置设置与电极杆以电连 通方式固定在电极杆上的电极片，绝缘螺钉通过绝缘套固定在电极杆上， 绝缘螺钉外端高于绝缘套和电极片。上述电解抛光工具电极中，电极杆和电极片采用比被处理工件化学 性质更稳定的金属材质制作， 一般被处理工件多为钢质工件或铝合金工 件，所以，从材料的易得性和价格考虑，电极杆及电极片釆用铜质材料 即可。从节省材料及绝缘螺钉和电极片安装便利的角度出发，电极杆优 选采用中空铜管结构。为了增加电极杆的强度，可以在铜质电极杆内使 用钢质芯料。电极杆的长度及直径与被处理工件的电解抛光去毛刺部位 相关， 一般来说电极杆的长度应足以延伸于被加工部位，电极杆直径略 小于需要电解抛光工具伸入的工件孔道直径。电极片通过沉头螺钉固定 在电极杆上。
上述电解抛光工具电极中，绝缘套采用绝缘性能好，同时耐一定腐 蚀的材质制作，如玻璃纤维增加尼龙等。整个工具电极可以使用一个绝 缘套，也可以多段绝缘套组合使用。绝缘套粗加工后最好经过沸水或热 油处理，以提高尺寸稳定性。绝缘套开口位置(即电极片的设置位置) 与被处理工件需要去毛刺加工的部位相对应，绝缘套开口面积及形状与 电极片面积及形状对应，并与需要加工部位的面积及形状相对应，例如， 对于"十，，字交叉孔的去毛刺处理，可以采用环形电极片，对于"丁" 字交叉孔的去毛刺处理，可以釆用圆形电极片。绝缘套开口和电极片的 数量与被处理工件需要加工的部位数量相对应。
上述电解抛光工具电极中，绝缘螺钉可以使用与绝缘套相同的材料
制作，绝缘螺钉至少设置3个以上，根据工具电极的长度， 一般设置4 30 个，绝缘螺钉一方面可以将绝缘套固定在电极杆上，另一方面将绝缘螺 钉外端高于绝缘套和电极片，保证工具电极使用时不发生短^各。
上述电解抛光工具电极中，为防止电解液进入绝缘套与电极杆直接 接触，在绝缘套开口处、多段绝缘套的连接处、绝缘螺钉与绝缘套接触处、固定电极片的沉头螺钉等部位采用粘接剂密封，粘接剂可以采用环 氧型粘接剂。
本发明去除交叉孔毛刺方法不使用机械能而依靠电能直接去除金属 材料，可以方便有效地去除各种工件隐蔽部位尖角和毛刺，大大降低了 工人的劳动强度，提高了经济效益。本发明方法使用的设备简单，操作 方便，尖角和毛刺去除效果好，加工过程中无切削力、热、应力，用于 薄壁工件加工而不变形，有利于提高工件质量。本发明方法处理效率高， 只损耗少量电能，生产成本低。
图1是本发明一种具体电解抛光工具电极结构剖面示意图。
图2是图1中A部分放大结构示意图。
图3是图1中B-B向结构示意视图。
图4是图1中E-E向结构示意^f见图。
图5是图1中D-D向结构示意视图。
图6是一种型号柴油发动机结构示意图。
图7是图6中A-A向交叉孔部位结构示图。
图8是图7交叉孔电解去毛刺之前的内窥镜照片。
图9是图7交叉孔电解去毛刺之后的内窥镜照片。
其中1-电极杆，2-环形电极片，3-圆形电极片，4-绝缘套，8-绝缘 头，10-绝缘螺钉，ll-沉头螺钉，12-粘接剂密封，21-发动机工件主油道， 22-发动机工件冷却喷嘴安装孔，23-发动机气缸体本体，24-电解液。
具体实施方式
本发明去除交叉孔毛刺的方法采用电化学原理，以铜电极为阴级，
以工件为阳极，在NaCl水溶液存在下，进行如下电解反应
(1) 电解液在水溶液中电离
NaCl = Na++Cl_ H20 = H++OH-
(2) 阳极(工件)离解并与电解液反应
Fe - 2e — Fe2+
Fe2+ +20H- = Fe(OH)2丄
(3) 阴极(工具电极)
2H+ + 2e = H2 T
由上述反应可知，在电解去毛刺过程中，由于尖端;^文电原理，外电 源不断使阳极气缸体交叉孔口毛刺的Fe原子失去电子，以Fe"的形式与 电解液中OH-的生成Fe(OH)2,继而部分或全部氧化，生成黄褐色的 Fe(OH)3 (即铁锈)沉淀物，反应式如下
4Fe(OH)2 + 2H20 + 02 = 4Fe(OH)3丄
沉淀物被流动的电解液带走，达到了去除交叉孔口毛刺的目的。
由上述电解去毛刺反应原理可知，在电解处理过程中，基本不消耗 电极工具及电解液，电极工具的使用寿命很长。
不同工件(如不同类型柴油机)的需去毛刺处理的部位不同，本发
下面以去除某型号柴油机主油道与冷却喷嘴安装孔交叉部位去毛刺 加工处理为例，进一步说明本发明方法的具体过程及使用电极工具的结 构。
如图1所示，用于330A柴油机主油道电解去毛刺电极工具，电极工具电极的长径比为40: 1,要求同轴度为0.015。
本发明方法使用的电解抛光工具电极由电极杆1、环形电极片2、圆 形电极片3、绝缘套4、绝缘头8、绝缘螺钉10和沉头螺钉11等组成。 电极杆l是一根长且细、长径比为40: l的黄铜管，环形电极片2和圆 形电极片3与电极杆1为相同材料，电极杆1表面由数段绝缘套4覆盖， 电极杆1顶端用绝缘头8密封，多组绝缘螺4丁 IO对称安装在电极杆1不 同轴向位置，环形电极片2设置在加工工件"十"字交叉孔位置，圆形 电极片3设置在加工工件"丁"字叉孔位置，环形电极片2和圆形电极 片3用沉头螺钉11固定在绝缘套4相应开口位置，各接口处采用粘接剂 密封结构密封。
工业380V交流电通过变压器降为18-25V的交流电，再用2CZ型的 大功率硅二极管将低压交流电整流成20 - 24V的直流电。发动机气缸体 本体23接阳极(+极)，工具电极接阴极(-极)，工具电极伸进发动机 主油道21 (注意电极片不要与主油道壁接触，有0. 3~ 0. 5mm的间隙)， 发动机主油道21和发动机工件冷却喷嘴安装孔22两孔交叉处须去毛刺 部位的电极杆不绝缘，同时设置电极片3。工具电极与发动机工件主油 道21之间填充流动的电解液24。
在电解处理前，需要进行工件相关部位的清洗，并清除电屑。因为 机械加工后，毛刺在两孔交叉口部位是杂乱无章的，电极伸进后，棵露
部位很可能与毛刺接触(即阳极与阴极跨过电解液直接接触)，产生短路， 导致电极和工件的破坏。因此，在电解去毛刺前最好应安排两道工序(清 洗，铰交叉孔并吹铁屑)。注意使毛刺向冷却喷嘴孔方向，杜绝短路。
电解去毛刺处理过程中，需要的处理时间可以通过简单的实验确定， 经过不同电解时间试验(如90秒、60秒、40秒、30秒、20秒、10秒
9等)和解剖斥企测，确定特定工件的最佳电解时间，如330A柴油机主油道电解去毛刺的最佳处理时间为35±2秒。
电解处理结束后，清洗电解液。电解过程中，可能产生少量有腐蚀性物质和铁锈等。因此，电解后的气缸体须马上清洗。清洗后进行检测。从图8和图9 (内窺镜拍照照片)可以看出，电解处理后，气缸体隐蔽部位毛刺去除效果很好，效率很高，处理后表面粗糙度值Ra可达0.2 ~0.8微米，毛刺去除后尖角处行成RO.l R0.8mm圓角。
本发明方法工具电极与电解质NaCl使用寿命长，在整个电解过程中，只有气缸体毛刺(阳极)和水逐渐消耗，而工具电才及(阴极)和NaCl并不消耗。因此，在正常操作情况下，工具电极可长期使用，只要把电解液过滤千净，再补充适量的水，可继续电解去毛刺。
通过上述具体实施方式
的说明可以看出，本发明方法与传统的切削加工比，有如下优点
(1) 电极与气缸体不直接接触，去毛刺过程中无机械切削力和切削热，不怕工件变形。
(2) 工件去毛刺部位无剩余应力和毛刺，表面粗糙度值Ra可达0. 2~0. 8微米，去毛刺部位尖角去除，行成RO. 1-0. 8的圆角。
(3) 不消耗工具电极、电解质， 一套工具电极可长时间使用，处理大量工件，降低成本。
权利要求
1、一种去除交叉孔毛刺的方法，其特征在于采用电解去毛刺方法，包括以下内容先清除工件交叉孔部位的铁屑，使用电解抛光工具电极，工件接电解电源正极，工具电极接电解电源负极，在电解液存在下进行电解清除去毛刺，电解结束后排出电解液并清洗，即得到清除毛刺的工件。
2、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于电解去毛刺方法处理 柴油发动机隐蔽交叉孔毛刺。
3、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的电解抛光工具 电极的阴极与工件间保持0.2~10mm距离。
4、 按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于所述的电解抛光 工具电极的阴极与工件间保持0.3 lmm距离。
5、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于电解电源为电压为 10 36V直流电源，直流电源采用交流电源降压整流后获得；电解时间 为5 120秒。
6、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于电解液采用NaCl水 溶液，在电解去毛刺过程中，采用电解液流动的方式。
7、 按照权利要求1或5所述的方法，其特征在于电解时间为15~75
8、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的电解抛光工具 电极包括电极杆、电极片、绝缘套和绝缘螺钉，电极杆为金属直杆结构， 绝缘套覆盖在电极杆表面，绝缘套部分开口，绝缘套开口位置设置与电 极杆以电连通方式固定在电极杆上的电极片，绝缘螺钉通过绝缘套固定在电极杆上，绝缘螺钉外端高于绝缘套和电极片。
9、 按照权利要求8所述的方法，其特征在于电解抛光工具电极中， 电极杆和电极片采用铜质材料。
10、 按照权利要求8所述的方法，其特征在于电极杆采用中空铜 管结构，或者在铜质电极杆内使用钢质芯料。
11、 按照权利要求8所述的方法，其特征在于电极片通过沉头螺 钉固定在电极杆上。
12、 按照权利要求8所述的方法，其特征在于绝缘套采用玻璃纤 维增加尼龙材料，绝缘套粗加工后最好经过沸水或热油处理。
13、 按照权利要求8的述的方法，其特征在于绝缘套开口位置与 被处理工件需要去毛刺加工的部位相对应，绝缘套开口面积及形状与电 极片面积及形状对应，并与需要加工部位的面积及形状相对应。
14、 按照权利要求8或13所述的方法，其特征在于对于"十"字 交叉孔的去毛刺处理，采用环形电极片；对于"丁"字交叉孔的去毛刺 处理，采用圆形电极片。
15、 按照权利要求8所述的方法，其特征在于电解抛光工具电极 中，绝缘螺钉使用与绝缘套相同的材料制作，绝缘螺钉至少设置3个。
全文摘要
本发明公开了一种去除交叉孔毛刺的方法，采用电解去毛刺方法，具体过程包括先清除工件交叉孔部位的铁屑，使用电解抛光工具电极，工件接电解电源正极，工具电极接电解电源负极，在电解液存在下进行电解清除去毛刺，电解结束后排出电解液并清洗，即得到清除毛刺的工件。本发明去除交叉孔毛刺方法不使用机械能而依靠电能直接去除金属材料，可以方便有效地去除各种工件隐蔽部位尖角和毛刺，大大降低了工人的劳动强度，提高了处理效率和经济效益。本发明方法使用的设备简单，操作方便，尖角和毛刺去除效果好，加工过程中无切削力、热、应力，用于薄壁工件加工而不变形，有利于提高工件质量。
文档编号C25F3/16GK101457387SQ20071019577
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者可 吴, 戴胜辉, 晖 谢, 邱建春 申请人:广西玉柴机器股份有限公司