电极4和海绵擦头5的外部套有同轴的绝缘隔套6，工具电极4和绝缘隔套6保持间隙配合，使得工具电极4可在绝缘隔套6内移动，在绝缘隔套6的作用下，海绵擦头5保持圆柱形；弹簧10套设在工具电极的外部，弹簧10的上下两端分别抵靠在储液箱2的圆环面和绝缘隔套6的顶面，确保绝缘隔套6和海绵擦头5始终与工件7保持接触，以保证在工作过程中仅在动压槽壁位置处有镀液3覆盖工件7表面，并防止过多镀液3流到工件7表面的其他位置而影响制造精度。
[0019]工件7安装工作台8上，工作台8可进行X、Y方向的移动；工件7、工具电极4分别与电镀电源9的负极和正极相连接，在电镀电源9的作用下，镀液3中的金属离子在工件7处被还原为金属，从而在工件7表面沉积得到金属层，工具电极4则失去电子产生金属离子进入镀液3，以补充镀液3中消耗的金属离子。
[0020]数字控制系统11与主轴系统1、工作台8相连，在数字控制系统11的作用下，主轴系统I的主轴头做旋转运动和Z方向的移动，同时带动工具电极、海绵擦头、绝缘隔套等做旋转运动和Z方向的移动；工作台8在数字控制系统11的控制下做X、Y方向的移动。
[0021]镀液3的成分为蒸馏水lOOOmL、硼酸55_60g、硫酸镍380_400g、氯化镍17_20g、十二烧基硫酸钠0.1-0.2g、活性炭6-8g、双氧水4-6mL。在配制过程中，先在烧杯中依次倒入硼酸和990mL蒸馏水，70-90°C水浴加热并用玻璃棒搅拌使硼酸溶解；然后倒入硫酸镍和氯化镍，继续水浴加热并用玻璃棒搅拌至全部溶解；倒入活性炭颗粒和双氧水试剂活化30min，并用滤纸过滤待用；在另一烧杯中倒入十二烧基硫酸钠和剩余的1mL的蒸饱水，70-90°C水浴加热得到十二烷基硫酸钠溶液，并将其倒入过滤后的试剂中，用均质机以6000-7000r/min转速搅拌lOmin，静置至室温待用。
[0022]在工作过程中，主轴系统I中的主轴头在数字控制系统11的控制下做旋转运动，从而带动工具电极4、海绵擦头5等做旋转运动。镀液3从储液箱2中流出，经管状工具电极4的内孔和海绵擦头5刷涂在工件7表面，在电镀电源9的作用下，镀液3中的金属离子在工件7表面沉积形成流体动压槽壁。工件7安装在可做X、Y方向移动的工作台8上，在数字控制系统11的控制下，工作台带动工件沿流体动压槽轮廓轨迹移动，使得工件表面除动压槽底之外其他位置均能形成金属层，从而在工件表面生长出一层均匀的流体动压槽金属层；主轴系统I在数字控制系统11的控制下，其主轴头做Z方向的上下移动，从而带动工具电极4、海绵擦头5等沿Z正方向上移所生长的金属层的厚度，继续进行增材制造出一层均匀厚度的流体动压槽金属层，循环往复可逐层增材制造出符合动压槽深度要求的上游泵送机械密封流体动压槽。绝缘隔套6在弹簧10的作用下一直与工件7表面保持接触，使海绵擦头5保持圆柱形，以保证在工作过程中仅在动压槽壁位置处有镀液3覆盖工件7表面，并防止过多镀液3流到工件7表面的其他位置而影响制造精度，可得到几何精度较高的金属层。
【主权项】
1.一种上游泵送机械密封流体动压槽的增材制造装置，包括:主轴系统、储液箱、镀液、工具电极、海绵擦头、绝缘隔套、工作台、电镀电源、弹簧、数字控制系统；其特征在于:主轴系统连接在机床上，主轴系统的下端通过螺栓连接储液箱，储液箱内部装有镀液，储液箱下端的外部设有外螺纹，储液箱通过外部螺纹连接管状工具电极，工具电极下端抵有海绵擦头，工具电极和海绵擦头的外部套有同轴的绝缘隔套，弹簧套设在工具电极的外部，弹簧的上下两端分别抵靠在储液箱的底面和绝缘隔套的顶面；工件安装工作台上，工件、工具电极分别与电镀电源的负极和正极相连接，数字控制系统与主轴系统、工作台相连。2.根据权利要求1所述的上游泵送机械密封流体动压槽的增材制造装置，其特征在于:主轴系统包括主轴头，储液箱由直径上大下小的两段圆柱壳体构成，上大下小的两段圆柱壳体通过圆环面相连，储液箱与主轴头保持同轴，储液箱的顶端封闭，储液箱的小圆柱壳体的下端设有开口，便于镀液流出；储液箱的小圆柱壳体的下端的外部设有外螺纹，工具电极和绝缘隔套保持间隙配合。3.根据权利要求1-2所述的上游泵送机械密封流体动压槽的增材制造装置，其特征在于:镀液的成分为蒸馏水lOOOmL、硼酸55-60g、硫酸镍380_400g、氯化镍17_20g、十二烷基硫酸钠0.1-0.2g、活性炭6-8g、双氧水4-6mL ;在配制过程中，先在烧杯中依次倒入硼酸和990mL蒸馏水，70-90°C水浴加热并用玻璃棒搅拌使硼酸溶解；然后倒入硫酸镍和氯化镍，继续水浴加热并用玻璃棒搅拌至全部溶解；倒入活性炭颗粒和双氧水试剂活化30min，并用滤纸过滤待用；在另一烧杯中倒入十二烷基硫酸钠和剩余的1mL的蒸馏水，70-90°C水浴加热得到十二烷基硫酸钠溶液，并将其倒入过滤后的试剂中，用均质机以6000-7000r/min转速搅拌lOmin，静置至室温待用。
【专利摘要】本发明属于机械制造领域，具体地，涉及一种上游泵送机械密封流体动压槽的增材制造装置。该装置包括：主轴系统、储液箱、镀液、工具电极、海绵擦头、绝缘隔套、工作台、电镀电源、弹簧、数字控制系统；其中：主轴系统分别与机床和储液箱相连接，储液箱内装有镀液，储液箱通过其下端的外螺纹连接工具电极，工具电极下端抵有海绵擦头，工具电极和海绵擦头的外部套有同轴的绝缘隔套，弹簧套设在工具电极的外部；工件、工具电极分别与电镀电源的负极和正极相连，数字控制系统与主轴系统、工作台相连。本发明采用逐层生长的方法通过控制工件的移动轨迹增材制造上游泵送机械密封流体动压槽，不受密封环槽型结构的限制，不需制作掩膜，加工成本较低。
【IPC分类】C25D5/04, C25D19/00, B33Y30/00, C25D7/00
【公开号】CN104911657
【申请号】CN201510329784
【发明人】纪仁杰, 刘永红, 徐臣臣, 郑超, 申泱, 刘增凯, 蔡宝平, 李小朋
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月15日