專(zhuān)利名稱：一種電化學(xué)加工窄槽的ecm裝置及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及窄槽加工裝置及方法，尤其是對(duì)較難加工的材料進(jìn)行精度較高的電化學(xué)加工窄槽的ECM裝置及加工方法。
背景技術(shù)：
ECM為電化學(xué)加工，自20世紀(jì)50年代問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，現(xiàn)成為機(jī)械制造的一個(gè)重要分支。電解加工在我國(guó)最早運(yùn)用在軍事工業(yè)上，隨著高新技術(shù)的發(fā)展以及新型軍工產(chǎn)品的研制，新型難加工材料、高精度、高表面質(zhì)量、復(fù)雜形狀薄壁整體結(jié)構(gòu)的零件日益增多，為電解加工開(kāi)拓了更廣闊的應(yīng)用前景。窄槽的加工工藝在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展成熟，窄槽零件廣泛應(yīng)用于軍工產(chǎn)業(yè)、美容美發(fā)、生物化學(xué)等行業(yè)。隨著時(shí)代的發(fā)展科技的進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)窄槽的要求也越來(lái)越高，根據(jù)產(chǎn)品需 要，零件在保證結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的前提下，盡可能地減小槽的寬度，或是保證窄槽的精度要求。我國(guó)目前大多采用銑削、磨削、沖壓、電解等工藝加工窄槽，從加工成本、生產(chǎn)效率、加工精度、加工范圍等方面比較，各種加工方法均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，銑削、磨削、沖壓等傳統(tǒng)的加工方式由于受到刀具寬度、零件材料等方面的限制，加工窄槽的極限值較大，且刀具厚度的精度較難控制；此外，還會(huì)在零件表面殘留毛刺或翻邊，加工后的殘留內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致零件變形、影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述的缺陷，提供一種電化學(xué)加工窄槽的ECM裝置及加工方法，減少了加工時(shí)對(duì)工具電極的損傷，延長(zhǎng)了工具電極的使用壽命，加工出的窄槽光滑度好。為此，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案，一種電化學(xué)加工窄槽的ECM裝置，包括電源設(shè)備和基座，基座上設(shè)置機(jī)架，其特征在于所述的基座上設(shè)置用于盛放待加工零件的固定座，所述的機(jī)架上設(shè)置一升降滑動(dòng)座，所述的升降滑動(dòng)座位于固定座的上方，所述的升降滑動(dòng)座內(nèi)設(shè)置振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述升降滑動(dòng)座的底部設(shè)置電極夾具和工具電極。電化學(xué)放電加工在金屬表面易形成鈍化膜妨礙加工，若無(wú)法快速去除，會(huì)導(dǎo)致工具電極燒傷。振動(dòng)機(jī)構(gòu)可以讓工具電極間歇性地工作，同時(shí)讓水壓呈現(xiàn)周期性的變化，更有效地去除鈍化膜，保護(hù)工具電極。所述的工具電極除底面外，其余表面覆有絕緣涂層。根據(jù)加工窄槽的形狀、大小可以采用不同的電極加工，電極的形狀和尺寸精度直接影響零件的尺寸和外形，加工時(shí)間的長(zhǎng)短同樣會(huì)影響槽寬尺寸，在精確控制時(shí)間比較困難的情況下，可以將電極表面涂層，僅留底部為工作面。所述涂層的厚度為2um-0. 10mm。涂層能保證工具電極在加工窄槽時(shí)，避免工具電極側(cè)面由于加工時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)槽口尺寸精度的影響。所述的電源設(shè)備采用高頻窄脈電流，具有較好的加工效果。利用上述ECM裝置進(jìn)行電化學(xué)加工窄槽的加工方法如下
a、根據(jù)待加工零件的材料選取合適的電解液及濃度，根據(jù)待加工零件的尺寸精度對(duì)ECM裝置的流場(chǎng)、加工間隙這類(lèi)參數(shù)做模擬分析，確定加工液壓力、電流；根據(jù)所選電解液的電流效率、零件材料的體積電化當(dāng)量以及電流密度確定機(jī)床的進(jìn)給速度。b、根據(jù)模擬出的ECM裝置參數(shù)，確定工具電極的尺寸、涂層面以及涂層厚度，加工制作工具電極，根據(jù)所需流場(chǎng)配置水套。C、調(diào)試ECM機(jī)床，調(diào)制溶解電解液，保證電解液濃度、PH值達(dá)到預(yù)期范圍；檢測(cè)感應(yīng)滯后等影響，保證振動(dòng)機(jī)構(gòu)與高頻窄脈電源放電頻率一致；設(shè)置進(jìn)給速度、電源電壓、水流壓力、振動(dòng)頻率的參數(shù)。d、最后，將工件用專(zhuān)用夾具裝夾、對(duì)刀，配合水套開(kāi)始試加工，并根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果優(yōu)化參數(shù)，經(jīng)多次調(diào)整、優(yōu)化參數(shù)后最終確保窄槽尺寸精度。本發(fā)明具有以下有益效果，I.在升降滑動(dòng)座上設(shè)有振動(dòng)機(jī)構(gòu)，該振動(dòng)機(jī)構(gòu)能有效配合工具電極進(jìn)行工作，快速去除在電化學(xué)放電加工過(guò)程中形成在金屬表面上鈍化膜；振動(dòng)機(jī)構(gòu)可以讓工具電極間歇性地工作，同時(shí)讓水壓呈現(xiàn)周期性的變化，更有效地去除鈍化膜，以保護(hù)工具電極，延長(zhǎng)使用壽命。2.本發(fā)明采用高頻窄脈電源，以及配合在工具電極的表面涂覆涂層的方法使電極工具在對(duì)加工難度大的材料(例如金屬基復(fù)合材料)進(jìn)行加工時(shí)，可有效確保零件內(nèi)部無(wú)殘余內(nèi)應(yīng)力，以便獲得更窄的槽距，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。3.工具電極可以被設(shè)計(jì)成各種外形，以滿足生產(chǎn)的加工和制造過(guò)程中不同形狀的
加工需要。


圖I為發(fā)明ECM裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是采用傳統(tǒng)加工方式加工薄壁窄槽的電鏡圖。 圖3是采用本發(fā)明實(shí)施例中的薄壁窄槽的電鏡圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖I所示的ECM裝置，基座上連接機(jī)架，基座上安裝用于盛放待加工零件的固定座，機(jī)架上安裝一升降滑動(dòng)座，升降滑動(dòng)座位于固定座的上方，升降滑動(dòng)座內(nèi)設(shè)置振動(dòng)機(jī)構(gòu)，升降滑動(dòng)座的底部安裝電極夾具和工具電極。工具電極除底面外，其余表面覆有絕緣涂層，涂層的厚度為2um-0. 10_，還包括為整個(gè)ECM裝置提供電源的電源設(shè)備，其采用高頻窄脈電流。本發(fā)明利用ECM機(jī)加工窄槽的操作步驟如下I、首先，根據(jù)待加工零件的材料選取合適的電解液及濃度；根據(jù)待加工零件的尺寸精度對(duì)ECM機(jī)的流場(chǎng)、加工間隙等參數(shù)做模擬分析，確定加工液壓力、電流；根據(jù)所選電解液的電流效率、零件材料的體積電化當(dāng)量以及電流密度確定機(jī)床的進(jìn)給速度。2、根據(jù)模擬出的參數(shù)，確定工具電極的尺寸、涂層面、涂層厚度(一般為2um-0. 10mm)，涂層的目的是保證工具電極在加工窄槽時(shí)，避免工具側(cè)面由于加工時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)槽口尺寸精度的影響。加工制作工具電極，根據(jù)所需流場(chǎng)(包括壓力、流向等)設(shè)計(jì)制作專(zhuān)用水套。3、調(diào)試ECM機(jī)床，調(diào)制溶解電解液，保證電解液濃度、PH值達(dá)到預(yù)期范圍；檢測(cè)感應(yīng)滯后等影響，保證振動(dòng)機(jī)構(gòu)與高頻窄脈電源放電頻率一致；設(shè)置進(jìn)給速度、電源電壓、水流壓力、振動(dòng)頻率等參數(shù)。4、最后，將工件用專(zhuān)用夾具裝夾、對(duì)刀，配合水套開(kāi)始試加工，并根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果優(yōu)化參數(shù)，通過(guò)反復(fù)調(diào)整、優(yōu)化參數(shù)最終確保窄槽尺寸精度。請(qǐng)參閱圖2 (放大倍數(shù)100)，為采用傳統(tǒng)工藝加工窄槽，可以清楚的看出在槽口底部有光亮的地方為翻邊，同時(shí)槽口兩邊十分粗糙，當(dāng)薄壁材料較軟時(shí)更會(huì)使得零件產(chǎn)生變形。請(qǐng)參閱圖3 (放大倍數(shù)100)，為根據(jù)本發(fā)明的使用高頻窄脈振動(dòng)ECM加工出來(lái)的
薄壁產(chǎn)品，其形狀多樣，不限材料工藝性，槽口兩側(cè)沒(méi)有毛刺。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明的高頻窄脈振動(dòng)ECM裝置進(jìn)行電解加工窄槽，相對(duì)于傳統(tǒng)加工工藝，有以下優(yōu)點(diǎn)I、電解加工原理是金屬陽(yáng)極溶于電解液，屬于電化學(xué)腐蝕，故在加工時(shí)沒(méi)有殘留應(yīng)，不會(huì)導(dǎo)致零件變形；2、在正常工作環(huán)境下，陰極不會(huì)損壞，故窄槽的一致性很好；3、電解加工所需陰極的尺寸、形狀可以精確控制，故零件的槽寬加工范圍更廣，可以加工不同形狀的窄槽；4、由于陰極與零件不接觸，故零件的槽口無(wú)毛刺、翻邊。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)加工窄槽的ECM裝置，包括電源設(shè)備和基座，基座上設(shè)置機(jī)架，其特征在于所述的基座上設(shè)置用于盛放待加工零件的固定座，所述的機(jī)架上設(shè)置一升降滑動(dòng)座，所述的升降滑動(dòng)座位于固定座的上方，所述的升降滑動(dòng)座內(nèi)設(shè)置振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述升降滑動(dòng)座的底部設(shè)置電極夾具和工具電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電化學(xué)加工窄槽的ECM裝置，其特征在于所述的工具電極除底面外，其余表面覆有絕緣涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電化學(xué)加工窄槽的ECM裝置，其特征在于所述涂層的厚度為 2um_0. 10mnin
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種電化學(xué)加工窄槽的ECM裝置，其特征在于所述的電源設(shè)備采用高頻窄脈電流。
5.一種電化學(xué)加工窄槽的加工方法，其特征在于加工步驟如下 a、根據(jù)待加工零件的材料選取合適的電解液及濃度，根據(jù)待加工零件的尺寸精度對(duì)權(quán)I-權(quán)4所述的任一個(gè)ECM裝置的流場(chǎng)、加工間隙這類(lèi)參數(shù)做模擬分析，確定加工液壓力、電流；根據(jù)所選電解液的電流效率、零件材料的體積電化當(dāng)量以及電流密度確定機(jī)床的進(jìn)給速度。
b、根據(jù)模擬出的ECM裝置參數(shù)，確定工具電極的尺寸、涂層面以及涂層厚度，加工制作工具電極，根據(jù)所需流場(chǎng)配置水套。
C、調(diào)試ECM機(jī)床，調(diào)制溶解電解液，保證電解液濃度、PH值達(dá)到預(yù)期范圍；檢測(cè)感應(yīng)滯后等影響，保證振動(dòng)機(jī)構(gòu)與高頻窄脈電源放電頻率一致；設(shè)置進(jìn)給速度、電源電壓、水流壓力、振動(dòng)頻率的參數(shù)。
d、最后，將工件用專(zhuān)用夾具裝夾、對(duì)刀，配合水套開(kāi)始試加工，并根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果優(yōu)化參數(shù)，經(jīng)多次調(diào)整、優(yōu)化參數(shù)后最終確保窄槽尺寸精度。
全文摘要
本發(fā)明涉及電化學(xué)加工窄槽的ECM裝置及加工方法。本發(fā)明包括電源設(shè)備和基座，基座上設(shè)置機(jī)架，其特征在于所述的基座上設(shè)置用于盛放待加工零件的固定座，所述的機(jī)架上設(shè)置一升降滑動(dòng)座，所述的升降滑動(dòng)座位于固定座的上方，所述的升降滑動(dòng)座內(nèi)設(shè)置振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述升降滑動(dòng)座的底部設(shè)置電極夾具和工具電極。本發(fā)明能有效地去除鈍化膜，以保護(hù)工具電極，延長(zhǎng)使用壽命。采用高頻窄脈電源，可有效確保零件內(nèi)部無(wú)殘余內(nèi)應(yīng)力，以便獲得更窄的槽距，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23H3/00GK102909445SQ20121042741
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者懷華培, 王建業(yè), 戴立強(qiáng), 顏勛, 沈輝 申請(qǐng)人:海寧市新藝機(jī)電有限公司