專利名稱：異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解加工裝置，屬于電解加工技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
大量研究結(jié)果表明，具有表面微結(jié)構(gòu)特征(如微肋、微凹槽、微凸臺(tái)等)的冷卻孔可 以大幅度增加傳熱設(shè)備的傳熱效果、增強(qiáng)設(shè)備所承受的熱負(fù)荷，從而提高設(shè)備的實(shí)驗(yàn)壽命。 因此，加工具有強(qiáng)化表面的冷卻孔在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的地位。在傳熱設(shè)備中，有較多設(shè)備材料為高溫合金，依靠機(jī)械加工方法較難成形或成形 效率較低，近年來，研究人員探討采用特種加工方法對(duì)這類材料進(jìn)行加工，取得了一定的 進(jìn)展，包括激光珩磨法、電解加工法[Patent No. US 6,303,193 Bi]、電火花加工法等。 以上工藝方法中，激光珩磨法加工后的工件表面存在飛邊，需要二次加工；電火花加工后 工件表面存在再鑄層；專利US 6,303,193 Bl所述電解加工工藝法，只能加工孔徑尺寸相 對(duì)較大(3mm以上)的孔壁凹槽，對(duì)于孔徑較小(Imm左右)孔壁的微結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)。專利 CN101491851所述電解加工方法可以進(jìn)行孔徑尺寸Imm左右的孔壁微結(jié)構(gòu)加工，然而隨著 孔徑深徑比的增大，加工產(chǎn)物容易黏附在微結(jié)構(gòu)表面，使得加工過程中容易發(fā)生短路現(xiàn)象， 阻礙加工穩(wěn)定進(jìn)行，造成產(chǎn)品加工的廢品率較高，超聲振動(dòng)[CN2915345]能夠?qū)﹄娊饧庸?間隙內(nèi)產(chǎn)物去除有一定改善左右，但超聲振動(dòng)功率較低，隨著深徑比的增大，加工產(chǎn)物去除 效果并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決目前異形截面深小孔電解加工過程難以控制、穩(wěn)定性差，廢品率高 的問題，提出一種可用于大深徑比異形截面小孔的電解加工、有助于深小孔電解加工中產(chǎn) 物的排出、改善了加工過程穩(wěn)定性、提高了產(chǎn)品的成品率的異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解
加工裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案
異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解加工裝置，包括工件安裝座、其上端的工件固定壓板以 及工件安裝座與工件固定壓板之間的工件，所述工件安裝座、工件及工件固定壓板形成電 解加工反應(yīng)區(qū)域，所述工件固定壓板的上端設(shè)有電解液入口，所述電解液入口與電解液系 統(tǒng)連接，所述電解加工反應(yīng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置有工具陰極，其特征在于所述工具陰極與帶動(dòng)其振 動(dòng)的凸輪裝置連接，所述凸輪裝置包括安裝在機(jī)床上的基座，所述基座上安裝有與工具陰 極連接的壓桿，所述壓桿連接在推動(dòng)其運(yùn)動(dòng)的凸輪上，所述壓桿上設(shè)有控制其回彈的彈簧， 所述凸輪與帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的電機(jī)相連，所述電機(jī)與檢測和控制電機(jī)狀態(tài)的單片機(jī)控制器連 接，所述工具陰極上連接有加工電源，所述加工電源上連接有繼電器開關(guān)，所述繼電器開關(guān) 與所述單片機(jī)控制器連接，當(dāng)所述單片機(jī)控制器檢測到電機(jī)啟動(dòng)的狀態(tài)會(huì)發(fā)送切斷加工電 源的信號(hào)給繼電器開關(guān)，當(dāng)所述單片機(jī)控制器檢測到電機(jī)停止的狀態(tài)會(huì)發(fā)送接通加工電源
3的信號(hào)給繼電器開關(guān)。進(jìn)一步，所述工具陰極通過電極背帽固定連接在壓桿上。進(jìn)一步，所述凸輪通過凸輪軸與電機(jī)相連，所述凸輪軸通過軸承安裝在基座上。本發(fā)明采用凸輪裝置實(shí)現(xiàn)工具陰極的振動(dòng)，其振動(dòng)振幅由凸輪尺寸結(jié)構(gòu)確定，振 動(dòng)頻率由帶動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速確定，振動(dòng)持續(xù)時(shí)間為凸輪旋轉(zhuǎn)整周期T的倍數(shù)，振動(dòng) 周期由單片機(jī)控制器讀取與凸輪軸相連接的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算并發(fā)出控制信號(hào)。本發(fā)明的工作原理和過程首先工件安裝于工件安裝座上，由工件、工件固定壓 板、工件安裝座組成的封閉區(qū)域形成了電解加工反應(yīng)區(qū)域，電解液由工件固定壓板上的電 解液入口流入加工區(qū)，由工件安裝座上的狹縫流出，在接通加工電源的同時(shí)，工件發(fā)生電化 學(xué)溶解，工件材料被去除。為了保證異型截面深小孔加工的順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)了機(jī)械振動(dòng)輔助裝置，其工作原 理為安裝在機(jī)床上的基座將振動(dòng)裝置固定于機(jī)床上，工具陰極由電極背帽夾持于與工具 陰極相連的壓桿上，壓桿與凸輪相連，其運(yùn)動(dòng)由帶動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，安裝于壓桿底 部的彈簧控制壓桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)工具陰極往復(fù)運(yùn)動(dòng)。工具陰極振動(dòng)時(shí)，加工回路中無 電流通過。電機(jī)啟動(dòng)的同時(shí)，單片機(jī)控制器發(fā)出切斷信號(hào)至繼電器開關(guān)，切斷回路中的加工 電源；當(dāng)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，單片機(jī)控制器發(fā)出接通信號(hào)至繼電器開關(guān)，接通回路中的加工電 源。單片機(jī)控制器通過檢測到的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，可以計(jì)算其運(yùn)動(dòng)周期，從而可以控制凸輪每 次運(yùn)動(dòng)作整周期運(yùn)動(dòng)，保證再次通電加工時(shí)，工具陰極回復(fù)到原始位置。采用本發(fā)明所述的裝置，可以加工出深徑比大于10的異形截面深小孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)，機(jī)械振動(dòng)振幅可調(diào)、振動(dòng)強(qiáng)度大，間隙內(nèi) 的沉淀產(chǎn)物能夠及時(shí)排出，大大改進(jìn)了形截面深小孔電解加工的穩(wěn)定性，降低了產(chǎn)品的廢 品率；采用單片機(jī)控制器控制，響應(yīng)快，電路切斷及時(shí)，可以避免材料不必要的去除，保證加 工的精度。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的工具陰極處于異形截面深小孔的位置情況圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1、圖2，異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解加工裝置，包括工件安裝座11、其上 端的工件固定壓板14以及工件安裝座11與工件固定壓板14之間的工件12，所述工件安裝 座11、工件12及工件固定壓板14形成電解加工反應(yīng)區(qū)域，所述工件固定壓板14的上端設(shè) 有電解液入口 16，所述電解液入口 16與電解液系統(tǒng)連接，所述電解加工反應(yīng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置有 工具陰極13，所述工具陰極13與帶動(dòng)其振動(dòng)的凸輪裝置連接，所述凸輪裝置包括安裝在機(jī) 床2上的基座1，所述基座1上安裝有與工具陰極13連接的壓桿3，所述壓桿3連接在推動(dòng) 其運(yùn)動(dòng)的凸輪5上，所述壓桿3上設(shè)有控制其回彈的彈簧4，所述凸輪5與帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的電 機(jī)7相連，所述電機(jī)7與檢測和控制電機(jī)7狀態(tài)的單片機(jī)控制器8連接，所述工具陰極13 上連接有加工電源10，所述加工電源10上連接有繼電器開關(guān)9，所述繼電器開關(guān)9與所述 單片機(jī)控制器8連接，當(dāng)所述單片機(jī)控制器8檢測到電機(jī)7啟動(dòng)的狀態(tài)會(huì)發(fā)送切斷加工電
4源10的信號(hào)給繼電器開關(guān)9，當(dāng)所述單片機(jī)控制器8檢測到電機(jī)7停止的狀態(tài)會(huì)發(fā)送接通 加工電源10的信號(hào)給繼電器開關(guān)9。所述工具陰極13通過電極背帽15固定連接在壓桿3上。所述凸輪5通過凸輪軸與電機(jī)7相連，所述凸輪軸通過軸承6安裝在基座1上。本發(fā)明采用凸輪裝置實(shí)現(xiàn)工具陰極13的振動(dòng)，其振動(dòng)振幅由凸輪尺寸結(jié)構(gòu)確定， 振動(dòng)頻率由帶動(dòng)凸輪5旋轉(zhuǎn)的電機(jī)7轉(zhuǎn)速確定，振動(dòng)持續(xù)時(shí)間為凸輪5旋轉(zhuǎn)整周期T的倍 數(shù)，振動(dòng)周期由單片機(jī)控制器8讀取與凸輪軸相連接的電機(jī)7轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算并發(fā)出控制信 號(hào)。本發(fā)明的工作原理和過程首先工件12安裝于工件安裝座11上，由工件12、工件 固定壓板14、工件安裝座11組成的封閉區(qū)域形成了電解加工反應(yīng)區(qū)域，電解液由工件固定 壓板14上的電解液入口 16流入加工區(qū)，由工件安裝座11上的狹縫流出，在接通加工電源 10的同時(shí)，工件12發(fā)生電化學(xué)溶解，工件12材料被去除。為了保證異型截面深小孔加工的順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)了機(jī)械振動(dòng)輔助裝置，其工作原 理為安裝在機(jī)床2上的基座1將振動(dòng)裝置固定于機(jī)床1上，工具陰極13由電極背帽15夾 持于與工具陰極13相連的壓桿3上，壓桿3與凸輪5相連，其運(yùn)動(dòng)由帶動(dòng)凸輪5旋轉(zhuǎn)的電 機(jī)7來實(shí)現(xiàn)，安裝于壓桿3底部的彈簧4控制壓桿3作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)工具陰極13往復(fù)運(yùn) 動(dòng)。工具陰極13振動(dòng)時(shí)，加工回路中無電流通過。電機(jī)7啟動(dòng)的同時(shí)，單片機(jī)控制器8發(fā) 出切斷信號(hào)至繼電器開關(guān)9，切斷回路中的加工電源10 ；當(dāng)電機(jī)7停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，單片機(jī)控制 器8發(fā)出接通信號(hào)至繼電器開關(guān)9，接通回路中的加工電源10。單片機(jī)控制器8通過檢測 到的電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)速度，可以計(jì)算其運(yùn)動(dòng)周期，從而可以控制凸輪5每次運(yùn)動(dòng)作整周期運(yùn)動(dòng)， 保證再次通電加工時(shí)，工具陰極13回復(fù)到原始位置。采用本發(fā)明所述的裝置，可以加工出深徑比大于10的異形截面深小孔結(jié)構(gòu)。有助 于改善電解加工間隙流場特性，可以較好的提高小間隙大深徑比(如異形截面深小孔)微細(xì) 電解加工的穩(wěn)定性，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)研究到工業(yè)化的進(jìn)程。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù) 范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解加工裝置，包括工件安裝座、其上端的工件固定壓板以及工件安裝座與工件固定壓板之間的工件，所述工件安裝座、工件及工件固定壓板形成電解加工反應(yīng)區(qū)域，所述工件固定壓板的上端設(shè)有電解液入口，所述電解液入口與電解液系統(tǒng)連接，所述電解加工反應(yīng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置有工具陰極，其特征在于所述工具陰極與帶動(dòng)其振動(dòng)的凸輪裝置連接，所述凸輪裝置包括安裝在機(jī)床上的基座，所述基座上安裝有與工具陰極連接的壓桿，所述壓桿連接在推動(dòng)其運(yùn)動(dòng)的凸輪上，所述壓桿上設(shè)有控制其回彈的彈簧，所述凸輪與帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的電機(jī)相連，所述電機(jī)與檢測和控制電機(jī)狀態(tài)的單片機(jī)控制器連接，所述工具陰極上連接有加工電源，所述加工電源上連接有繼電器開關(guān)，所述繼電器開關(guān)與所述單片機(jī)控制器連接，當(dāng)所述單片機(jī)控制器檢測到電機(jī)啟動(dòng)的狀態(tài)會(huì)發(fā)送切斷加工電源的信號(hào)給繼電器開關(guān)，當(dāng)所述單片機(jī)控制器檢測到電機(jī)停止的狀態(tài)會(huì)發(fā)送接通加工電源的信號(hào)給繼電器開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解加工裝置，其特征在于所述 工具陰極通過電極背帽固定連接在壓桿上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解加工裝置，其特征在于 所述凸輪通過凸輪軸與電機(jī)相連，所述凸輪軸通過軸承安裝在基座上。
全文摘要
異形截面深小孔機(jī)械振動(dòng)電解加工裝置，包括工件安裝座、工件、工件固定壓板，所述工件固定壓板的上端設(shè)有電解液入口，所述電解液入口與電解液系統(tǒng)連接，所述工件內(nèi)設(shè)置有工具陰極，所述工具陰極與凸輪裝置連接，所述凸輪裝置包括安裝在機(jī)床上的基座，所述基座上安裝有與工具陰極連接的壓桿，所述壓桿連接在凸輪上，所述凸輪與電機(jī)相連，所述電機(jī)與單片機(jī)控制器連接，所述工具陰極上連接有加工電源，所述加工電源上連接有繼電器開關(guān)，所述繼電器開關(guān)與單片機(jī)控制器連接，當(dāng)所述單片機(jī)控制器檢測到電機(jī)啟動(dòng)的狀態(tài)會(huì)發(fā)送切斷加工電源的信號(hào)給繼電器開關(guān)，當(dāng)所述單片機(jī)控制器檢測到電機(jī)停止的狀態(tài)會(huì)發(fā)送接通加工電源的信號(hào)給繼電器開關(guān)。
文檔編號(hào)B23H3/00GK101961805SQ20101051585
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者彭偉, 王明環(huán), 章巧芳 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)