一种旋转式磁流体辅助磨削套料电解复合加工装置及方法与流程

[0001]
本发明涉及一种旋转式磁流体辅助磨削套料电解复合加工装置及方法，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解机理去除工件材料，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]
为了克服现有套料电解加工技术的不足，本发明提出了一种旋转式磁流体辅助磨削套料电解复合加工装置及方法。在电解加工的同时，磁流体在外部磁场驱动下绕工件侧壁高速旋转，其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，进一步提升套料电解加工技术的工艺性能。
[0007]
为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：一种旋转式磁流体辅助磨削套料电解复合加工装置，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解流过的通道，分别为进液通道和出液通道，所述进液通道、环形间隙以及出液通道之间相连通；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；
励磁绝缘套筒，设置在所述片状合金电极的上方，励磁绝缘套筒内壁与所述工件外壁之间设有用于填充磁性流体的空腔，励磁绝缘套筒的顶部设有与所述空腔相连通的磁性流体注入口，励磁绝缘套筒下端内侧设计密封槽，内置密封圈，防止磁性流体泄露；z轴直线运动平台，与所述励磁绝缘套筒通过环形夹头相连，通过调节z轴直线运动平台的位置，使得励磁绝缘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；所述励磁绝缘套筒的筒壁为中空结构，内部空间放置成型线圈绕组，所述成型线圈绕组在外接电流作用下产生磁场，驱动磁性流体中的纳米颗粒运动对工件表面的微笑裂纹进行打磨。
[0008]
所述励磁绝缘套筒由环氧树脂材料制成，在屏蔽电场的同时，不影响旋转磁场分布。
[0009]
所述励磁绝缘套筒的上、下两端敞口设置，所述上部敞口端上连接有一密封端盖，所述密封端盖上设有所述磁性流体注入口。
[0010]
所述励磁绝缘套筒上部敞口端与密封端盖之间螺纹密封连接。
[0011]
所述弹性预应力单元为弹簧。
[0012]
本发明进一步公开了一种基于所述旋转式磁流体辅助磨削套料电解复合加工装置的加工方法，电解质溶液由进液通道高速流入、并从出液通道流出，充满了片状合金电极与工件之间的第二环形间隙，形成了原电池；在片状合金电极与工件之间施加电压，两极的原电池反应转变为电化学反应，加剧工件材料的电化学溶解；励磁绝缘套筒在z轴直线运动平台的驱动下，推动片状合金电极与绝缘密封夹具向下运动，使得工件按一定方向电解成型；型线圈绕组外接励磁电流，在励磁绝缘套筒内部形成旋转式磁场，驱动磁性流体中围绕工件外圆旋转，使得纳米颗粒对工件表面形成微量磨削，去除电解加工过程中因杂散腐蚀而形成的微裂纹缺陷。
[0013]
本发明的有益效果在于：1.本发明提出的旋转式磁流体辅助磨削套料电解复合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。
[0014]
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
[0015]
图1是本发明旋转式磁流体辅助磨削套料电解复合加工装置的结构示意图；图2是本发明绝缘密封夹具及片状合金电极安装示意图；
图3是本发明励磁绝缘套筒及成型线圈安装示意图；其中：1-工件，2-绝缘密封夹具，21-台阶通孔，22-进液通道，23-出液通道，3-片状合金电极，4-励磁绝缘套筒，5-密封端盖，6-成型线圈绕组，7-环形夹头，8-直线运动轴，9-基准台，10-弹簧，11-密封圈。
具体实施方式
[0016]
下面结合图1、图2和图3，说明本发明的具体实施过程：绝缘密封夹具2内部设计台阶通孔21，台阶通孔21的下部通孔作为工件1的安装定位孔；台阶通孔21的上部通孔直径大于下部通孔直径，方便电解质溶液流过；绝缘密封夹具2左右两分别设置进液通道22和出液通道23；电解质溶液由进液通道22高速流入、并从出液通道23流出，充满了片状合金电极3与工件1之间的第二环形间隙，形成了原电池。
[0017]
片状合金电极3与绝缘密封夹具2用螺钉固定，随绝缘密封夹具2一同运动；在片状合金电极3与工件1之间施加电压，两极的原电池反应转变为电化学反应，加剧工件材料的电化学溶解。
[0018]
励磁绝缘套筒4通过环形夹头7，与z轴直线运动平台8相连；通过调节z轴直线运动平台8的位置，使得励磁绝缘套筒4紧贴片状合金电极3的上表面；励磁绝缘套筒4在z轴直线运动平台8的驱动下，推动片状合金电极3与绝缘密封夹具2向下运动，使得工件按一定方向电解成型。
[0019]
绝缘密封夹具2下端置于基准台9的环形槽中，以绝缘密封夹具2下端外圆面定位；绝缘密封夹具2与于基准台9之间放置弹簧10，提供装置预紧力，并保证运动平缓。
[0020]
励磁绝缘套筒4顶端设计螺纹，与密封端盖5相连，密封端盖5顶部设计通孔，作为磁性流体注入口；励磁绝缘套筒4侧壁为中空设计，内部空间放置成型线圈绕组6；型线圈绕组6两端从励磁绝缘套筒4侧壁小孔伸出，与励磁电流正负极相连，在励磁绝缘套筒4内部形成旋转式磁场，驱动磁性流体中围绕工件外圆旋转，使得纳米颗粒对工件表面形成微量磨削，去除电解加工过程中因杂散腐蚀而形成的微裂纹缺陷。
[0021]
励磁绝缘套筒4下端内侧设计密封槽，内置密封圈11，放置磁性流体泄露；作为本发明的优选技术方案，励磁绝缘套筒4由环氧树脂材料制成，在屏蔽电场的同时，不影响旋转磁场分布。

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