专利名称：异形截面深小孔机械振动电解加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种异形截面深小孔机械振动电解加工装置，属于电解加工技术领 域。
背景技术：
大量研究结果表明，具有表面微结构特征(如微肋、微凹槽、微凸台等)的冷却孔可 以大幅度增加传热设备的传热效果、增强设备所承受的热负荷，从而提高设备的实验寿命。 因此，加工具有强化表面的冷却孔在工业生产中具有重要的地位。在传热设备中，有较多设备材料为高温合金，依靠机械加工方法较难成形或成形 效率较低，近年来，研究人员探讨采用特种加工方法对这类材料进行加工，取得了一定的 进展，包括激光珩磨法、电解加工法[Patent No. US 6,303,193 Bi]、电火花加工法等。 以上工艺方法中，激光珩磨法加工后的工件表面存在飞边，需要二次加工；电火花加工后 工件表面存在再铸层；专利US 6,303,193 Bl所述电解加工工艺法，只能加工孔径尺寸相 对较大(3mm以上)的孔壁凹槽，对于孔径较小(Imm左右)孔壁的微结构难以实现。专利 CN101491851所述电解加工方法可以进行孔径尺寸Imm左右的孔壁微结构加工，然而随着 孔径深径比的增大，加工产物容易黏附在微结构表面，使得加工过程中容易发生短路现象， 阻碍加工稳定进行，造成产品加工的废品率较高，超声振动[CN2915345]能够对电解加工 间隙内产物去除有一定改善左右，但超声振动功率较低，随着深径比的增大，加工产物去除 效果并不明显。
发明内容
本发明要解决目前异形截面深小孔电解加工过程难以控制、稳定性差，废品率高 的问题，提出一种可用于大深径比异形截面小孔的电解加工、有助于深小孔电解加工中产 物的排出、改善了加工过程稳定性、提高了产品的成品率的异形截面深小孔机械振动电解
加工装置。本发明的技术方案
异形截面深小孔机械振动电解加工装置，包括工件安装座、其上端的工件固定压板以 及工件安装座与工件固定压板之间的工件，所述工件安装座、工件及工件固定压板形成电 解加工反应区域，所述工件固定压板的上端设有电解液入口，所述电解液入口与电解液系 统连接，所述电解加工反应区域内设置有工具阴极，其特征在于所述工具阴极与带动其振 动的凸轮装置连接，所述凸轮装置包括安装在机床上的基座，所述基座上安装有与工具阴 极连接的压杆，所述压杆连接在推动其运动的凸轮上，所述压杆上设有控制其回弹的弹簧， 所述凸轮与带动其旋转的电机相连，所述电机与检测和控制电机状态的单片机控制器连 接，所述工具阴极上连接有加工电源，所述加工电源上连接有继电器开关，所述继电器开关 与所述单片机控制器连接，当所述单片机控制器检测到电机启动的状态会发送切断加工电 源的信号给继电器开关，当所述单片机控制器检测到电机停止的状态会发送接通加工电源
3的信号给继电器开关。进一步，所述工具阴极通过电极背帽固定连接在压杆上。进一步，所述凸轮通过凸轮轴与电机相连，所述凸轮轴通过轴承安装在基座上。本发明采用凸轮装置实现工具阴极的振动，其振动振幅由凸轮尺寸结构确定，振 动频率由带动凸轮旋转的电机转速确定，振动持续时间为凸轮旋转整周期T的倍数，振动 周期由单片机控制器读取与凸轮轴相连接的电机转速进行计算并发出控制信号。本发明的工作原理和过程首先工件安装于工件安装座上，由工件、工件固定压 板、工件安装座组成的封闭区域形成了电解加工反应区域，电解液由工件固定压板上的电 解液入口流入加工区，由工件安装座上的狭缝流出，在接通加工电源的同时，工件发生电化 学溶解，工件材料被去除。为了保证异型截面深小孔加工的顺利进行，设计了机械振动辅助装置，其工作原 理为安装在机床上的基座将振动装置固定于机床上，工具阴极由电极背帽夹持于与工具 阴极相连的压杆上，压杆与凸轮相连，其运动由带动凸轮旋转的电机来实现，安装于压杆底 部的弹簧控制压杆作往复运动并实现工具阴极往复运动。工具阴极振动时，加工回路中无 电流通过。电机启动的同时，单片机控制器发出切断信号至继电器开关，切断回路中的加工 电源；当电机停止运转时，单片机控制器发出接通信号至继电器开关，接通回路中的加工电 源。单片机控制器通过检测到的电机运转速度，可以计算其运动周期，从而可以控制凸轮每 次运动作整周期运动，保证再次通电加工时，工具阴极回复到原始位置。采用本发明所述的装置，可以加工出深径比大于10的异形截面深小孔结构。本发明的优点在于结构简单、容易实现，机械振动振幅可调、振动强度大，间隙内 的沉淀产物能够及时排出，大大改进了形截面深小孔电解加工的稳定性，降低了产品的废 品率；采用单片机控制器控制，响应快，电路切断及时，可以避免材料不必要的去除，保证加 工的精度。
图1是本发明的整体结构示意图。图2是本发明的工具阴极处于异形截面深小孔的位置情况图。
具体实施例方式参照图1、图2，异形截面深小孔机械振动电解加工装置，包括工件安装座11、其上 端的工件固定压板14以及工件安装座11与工件固定压板14之间的工件12，所述工件安装 座11、工件12及工件固定压板14形成电解加工反应区域，所述工件固定压板14的上端设 有电解液入口 16，所述电解液入口 16与电解液系统连接，所述电解加工反应区域内设置有 工具阴极13，所述工具阴极13与带动其振动的凸轮装置连接，所述凸轮装置包括安装在机 床2上的基座1，所述基座1上安装有与工具阴极13连接的压杆3，所述压杆3连接在推动 其运动的凸轮5上，所述压杆3上设有控制其回弹的弹簧4，所述凸轮5与带动其旋转的电 机7相连，所述电机7与检测和控制电机7状态的单片机控制器8连接，所述工具阴极13 上连接有加工电源10，所述加工电源10上连接有继电器开关9，所述继电器开关9与所述 单片机控制器8连接，当所述单片机控制器8检测到电机7启动的状态会发送切断加工电
4源10的信号给继电器开关9，当所述单片机控制器8检测到电机7停止的状态会发送接通 加工电源10的信号给继电器开关9。所述工具阴极13通过电极背帽15固定连接在压杆3上。所述凸轮5通过凸轮轴与电机7相连，所述凸轮轴通过轴承6安装在基座1上。本发明采用凸轮装置实现工具阴极13的振动，其振动振幅由凸轮尺寸结构确定， 振动频率由带动凸轮5旋转的电机7转速确定，振动持续时间为凸轮5旋转整周期T的倍 数，振动周期由单片机控制器8读取与凸轮轴相连接的电机7转速进行计算并发出控制信 号。本发明的工作原理和过程首先工件12安装于工件安装座11上，由工件12、工件 固定压板14、工件安装座11组成的封闭区域形成了电解加工反应区域，电解液由工件固定 压板14上的电解液入口 16流入加工区，由工件安装座11上的狭缝流出，在接通加工电源 10的同时，工件12发生电化学溶解，工件12材料被去除。为了保证异型截面深小孔加工的顺利进行，设计了机械振动辅助装置，其工作原 理为安装在机床2上的基座1将振动装置固定于机床1上，工具阴极13由电极背帽15夹 持于与工具阴极13相连的压杆3上，压杆3与凸轮5相连，其运动由带动凸轮5旋转的电 机7来实现，安装于压杆3底部的弹簧4控制压杆3作往复运动并实现工具阴极13往复运 动。工具阴极13振动时，加工回路中无电流通过。电机7启动的同时，单片机控制器8发 出切断信号至继电器开关9，切断回路中的加工电源10 ；当电机7停止运转时，单片机控制 器8发出接通信号至继电器开关9，接通回路中的加工电源10。单片机控制器8通过检测 到的电机7运转速度，可以计算其运动周期，从而可以控制凸轮5每次运动作整周期运动， 保证再次通电加工时，工具阴极13回复到原始位置。采用本发明所述的装置，可以加工出深径比大于10的异形截面深小孔结构。有助 于改善电解加工间隙流场特性，可以较好的提高小间隙大深径比(如异形截面深小孔)微细 电解加工的稳定性，促进实验研究到工业化的进程。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护 范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技 术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
异形截面深小孔机械振动电解加工装置，包括工件安装座、其上端的工件固定压板以及工件安装座与工件固定压板之间的工件，所述工件安装座、工件及工件固定压板形成电解加工反应区域，所述工件固定压板的上端设有电解液入口，所述电解液入口与电解液系统连接，所述电解加工反应区域内设置有工具阴极，其特征在于所述工具阴极与带动其振动的凸轮装置连接，所述凸轮装置包括安装在机床上的基座，所述基座上安装有与工具阴极连接的压杆，所述压杆连接在推动其运动的凸轮上，所述压杆上设有控制其回弹的弹簧，所述凸轮与带动其旋转的电机相连，所述电机与检测和控制电机状态的单片机控制器连接，所述工具阴极上连接有加工电源，所述加工电源上连接有继电器开关，所述继电器开关与所述单片机控制器连接，当所述单片机控制器检测到电机启动的状态会发送切断加工电源的信号给继电器开关，当所述单片机控制器检测到电机停止的状态会发送接通加工电源的信号给继电器开关。
2.根据权利要求1所述的异形截面深小孔机械振动电解加工装置，其特征在于所述 工具阴极通过电极背帽固定连接在压杆上。
3.根据权利要求1或2所述的异形截面深小孔机械振动电解加工装置，其特征在于 所述凸轮通过凸轮轴与电机相连，所述凸轮轴通过轴承安装在基座上。
全文摘要
异形截面深小孔机械振动电解加工装置，包括工件安装座、工件、工件固定压板，所述工件固定压板的上端设有电解液入口，所述电解液入口与电解液系统连接，所述工件内设置有工具阴极，所述工具阴极与凸轮装置连接，所述凸轮装置包括安装在机床上的基座，所述基座上安装有与工具阴极连接的压杆，所述压杆连接在凸轮上，所述凸轮与电机相连，所述电机与单片机控制器连接，所述工具阴极上连接有加工电源，所述加工电源上连接有继电器开关，所述继电器开关与单片机控制器连接，当所述单片机控制器检测到电机启动的状态会发送切断加工电源的信号给继电器开关，当所述单片机控制器检测到电机停止的状态会发送接通加工电源的信号给继电器开关。
文档编号B23H3/00GK101961805SQ20101051585
公开日2011年2月2日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者彭伟, 王明环, 章巧芳 申请人:浙江工业大学