一种旋转式超声复合套料电解加工装置及方法与流程

[0001]
本发明涉及一种旋转式超声复合套料电解加工装置及方法，属于特种加工技术领域。


背景技术：

[0002]
电解加工主要依靠金属阳极的电化学溶液机理去除工件材料，该技术具有加工表面无微裂纹、不存在应力残余，生产率高、无工具损耗等优点。鉴于以上特点，电解加工已成为航空、医疗等高端制造领域不可或缺的技术。
[0003]
电解加工虽然优势明显，但加工过程中不可避免的存在杂散腐蚀，影响了加工精度，制约了该项技术的应用。针对杂散腐蚀问题，国内研究人员进行了大量研究，取得了一定效果。
[0004]
专利“一种多电位电解加工方法”（申请号 cn201410373682.0），采用多电位电解加工方法，通过不溶性辅助阳极的高电位来约束电场，控制电解加工结构的杂散腐蚀，但是不溶性辅助阳极通常采用金属铂，其成本较高。
[0005]
专利“冻结保护套料电解加工阴极装置及加工方法”（申请号 cn201910202880.3），采用冻结保护的方法，抑制非加工区域内载流子迁移，控制杂散腐蚀，但是电解液冻结时，干涉电极移动，碰撞下，加工件受损。


技术实现要素：

[0006]
针对上述技术问题，本发明提出一种旋转式超声复合套料电解加工装置及方法，依靠旋转式超声复合磨削方法去除电解加工杂散腐蚀引起的微裂纹。
[0007]
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种旋转式超声复合套料电解加工装置，包括：基准台，其上设有用于固定工件的基座、以及环形槽，所述环形槽围绕设置在所述基座外围；绝缘密封夹具，底端通过弹性预应力单元设置在基准台的所述环形槽内，上端向工件高度方向延伸；所述绝缘密封夹具内部设有台阶通孔，分别是下部通孔、上部通孔，其中，所述下部通孔与工件底部外壁之间滑动密封连接作为工件底部的安装定位孔；所述上部通孔直径大于工件底部的外径，与工件底部外壁之间具有第一环形间隙；所述绝缘密封夹具上相对工件的左、右两端开设供电化学溶液流过的通道，分别为进液通道和出液通道；片状合金电极，设置在所述绝缘密封夹具的顶端并且与所述绝缘密封夹具滑动密封连接，片状合金电极与工件之间设有第二环形间隙；磨削室套筒，设置在所述片状合金电极的上方，磨削室套筒内壁与所述工件外壁之间设有磨削空腔，并且所述进液通道、第一环形间隙、第二环形间隙、磨削空腔以及出液通道
之间相连通；磨削室套筒的顶部设有与所述磨削空腔相连通的磨料注入口；z轴直线运动平台，与所述磨削室套筒通过转接板相连，通过调节z轴直线运动平台的位置，使得磨削室套筒紧贴所述片状合金电极的上表面，并在z轴直线运动平台的驱动下做直线运动；磨削室套筒外壁粘贴阵列超声片，所述阵列超声片在磨削室套筒外壁上按磨削室套筒周向排布；脉冲分配器，控制阵列超声片通电时序。
[0008]
所述磨料为直径范围是1.5mm~2mm的陶瓷磨料。
[0009]
所述磨削室套筒顶端安装法兰，所述磨料由法兰注入磨削室内部。
[0010]
所述弹性预应力单元为弹簧。
[0011]
本发明进一步公开了一种基于所述旋转式超声复合套料电解加工装置的加工方法，电解质溶液由绝缘密封夹具上的进液通道高速流入，在工件与片状合金电极形成原电池；同时片状合金电极与工件外接加工直流电源，两极的原电池反应转变为电化学反应，加快工件材料溶解速度；磨削室套筒外壁粘贴阵列超声片，通过脉冲分配器控制通电时序，阵列超声片产生周向交替超声振动；超声振动传导至磨削室套筒内部电化学溶液中，使得电化学溶液围绕工件旋转；磨料在旋转运动的电化学溶液驱动下，对工件表面形成微动磨削，消除因杂散腐蚀引起的表面微裂纹，提高零件表面质量及疲劳寿命。
[0012]
有益效果：1.本发明提出的旋转式超声复合套料电解加工装置包括了一种片状合金电极，该合金电极与密封夹具固定，并随其一同运动完成加工过程；该结构与现有的所有套料电解加工形式均有明显区别，且极大简化了电极结构，提高了可维护性，降低了制造成本。
[0013]
2.本发明提出的旋转式磁流体辅助磨削套料电解复合加工方法在国内外还未见报道，具有极高的创新型；利用高速旋转磁流体中的纳米颗粒对工件侧面产生微量磨削，将消除因杂散腐蚀而在工件侧面产生的微小裂纹，改善加工表面质量，有效提升套料电解加工技术的工艺性能。
附图说明
[0014]
图1是本发明旋转式超声复合套料电解加工装置的结构示意图；图2是本发明旋转式超声磨削复合套料电解加工方法示意图；其中：1-工件，2-绝缘密封夹具，3-片状合金电极，4-磨削室套筒，5-基准台，6-弹簧，7-阵列超声片，8-陶瓷磨粒，9-转接板，10-z轴直线运动平台， 11-法兰，12-脉冲分配器。
具体实施方式
[0015]
下面结合图1和图2，说明本发明的具体实施过程：一种旋转式超声复合套料电解加工装置，包括：
基准台5，其上设有用于固定工件的基座、以及环形槽，所述环形槽围绕设置在所述基座外围；绝缘密封夹具2，底端通过弹性预应力单元设置在基准台的所述环形槽内，上端向工件高度方向延伸；所述绝缘密封夹具内部设有台阶通孔，分别是下部通孔、上部通孔，其中，所述下部通孔与工件底部外壁之间滑动密封连接作为工件底部的安装定位孔；所述上部通孔直径大于工件底部的外径，与工件底部外壁之间具有第一环形间隙；所述绝缘密封夹具上相对工件的左、右两端开设供电化学溶液流过的通道，分别为进液通道和出液通道；片状合金电极，设置在所述绝缘密封夹具的顶端并且与所述绝缘密封夹具滑动密封连接，片状合金电极与工件之间设有第二环形间隙；磨削室套筒，设置在所述片状合金电极的上方，磨削室套筒内壁与所述工件外壁之间设有磨削空腔，并且所述进液通道、第一环形间隙、第二环形间隙、磨削空腔以及出液通道之间相连通；磨削室套筒的顶部设有与所述磨削空腔相连通的磨料注入口；z轴直线运动平台，与所述磨削室套筒通过转接板相连，通过调节z轴直线运动平台的位置，使得磨削室套筒紧贴所述片状合金电极的上表面，并在z轴直线运动平台的驱动下做直线运动；磨削室套筒外壁粘贴阵列超声片，所述阵列超声片在磨削室套筒外壁上按磨削室套筒周向排布；脉冲分配器，控制阵列超声片通电时序。
[0016]
所述磨料为直径范围是1.5mm~2mm的陶瓷磨料。
[0017]
所述磨削室套筒顶端安装法兰，所述磨料由法兰注入磨削室内部。
[0018]
所述弹性预应力单元为弹簧。
[0019]
本发明进一步公开了一种基于所述旋转式超声复合套料电解加工装置的加工方法，电解质溶液由绝缘密封夹具上的进液通道高速流入，在工件与片状合金电极形成原电池；同时片状合金电极与工件外接加工直流电源，两极的原电池反应转变为电化学反应，加快工件材料溶解速度；磨削室套筒外壁粘贴阵列超声片，通过脉冲分配器控制通电时序，阵列超声片产生周向交替超声振动；超声振动传导至磨削室套筒内部电化学溶液中，使得电化学溶液围绕工件旋转；磨料在旋转运动的电化学溶液驱动下，对工件表面形成微动磨削，消除因杂散腐蚀引起的表面微裂纹，提高零件表面质量及疲劳寿命。

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