以及d=a〇 ? h+do可得電解加工電壓 U的控制規(guī)律〇 1 (h)如式(2 )所示。
[0027] 〇i(h) = [(ao*h +d0-F(0,Au, vfU) /0.35)]°'5(2) 其中 h=0~1500ym。
[0028] 在所述變進(jìn)給速度方式中，將電解加工電壓U設(shè)為恒值Uv，將脈沖占空比A設(shè)為恒 值入v，根據(jù)d=83 ? 59+182 ? 06XA-17 ? 06XAXvf+0 ? 35XU2以及d=ao?h+do可得工具電極進(jìn)給 速度vf的控制規(guī)律?2(h)如式(3)所示。
[0029] C>2(h)=ai ? h+dvf(3) 其中ai=a〇/17.06入v，dvf=[d0-F(U v，人v，0)]/17.06入〇，h=0~1500wn〇
[0030] 隨著所述工具電極10向下進(jìn)給運(yùn)動，根據(jù)協(xié)同參數(shù)控制規(guī)律采用變電解加工電壓 方式或變工具電極進(jìn)給速度方式都可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)倒錐孔的精密成形，其加工參數(shù)組合分別 為[C>i(h)，入u，Vfu]，[Uv，Av，C>2(h)]。
[0031] 可以理解，在實(shí)現(xiàn)微細(xì)倒錐孔的協(xié)同控制中，也可以控制只有脈沖占空比A隨著加 工深度h變化，電解加工電壓U、脈沖占空比A和工具電極進(jìn)給速度Vf*的任意兩個參數(shù)隨著 加工深度h變化，或者電解加工電壓U、脈沖占空比A和工具電極進(jìn)給速度^均隨著加工深度 h變化。
[0032]所述高壓內(nèi)沖液單元40通過工具電極10的內(nèi)孔向加工間隙提供電解液，實(shí)現(xiàn)電解 液更新的同時排出電解產(chǎn)物。
[0033] 所述高壓內(nèi)沖液單元40的供液壓力P1隨著加工深度h而實(shí)時變化的作用如下，其 一隨著加工深度h的增大，電解液更新和產(chǎn)物排出更加困難，增大 ?1可以實(shí)現(xiàn)高深寬比微細(xì) 倒錐孔的正常加工;其二通過嚴(yán)格控制Pi的變化過程，可以保持加工區(qū)域內(nèi)電解液中電流 密度的均勻性和一致性。P1的變化過程pi=iKh)如式(4)4!隨著加工深度h變化的關(guān)系曲線 如圖3所示。
[0034] Pl=5 ? 2 X 105+204h+0 ? 12h2(4)其中，h=0~1500wn，pi 的單位為 Pa。
[0035]所述微細(xì)倒錐孔電解加工方法可進(jìn)一步包括提供一低壓電解液循環(huán)單元50,在待 加工工件20被貫通后，低壓電解液循環(huán)單元50中的電解液被壓入工具電極10和待加工工件 20間的加工間隙內(nèi)，進(jìn)而使加工間隙內(nèi)留存電解液，保證倒錐孔出口及圓角的正常加工，解 決微細(xì)倒錐孔貫通后出現(xiàn)的倒錐孔及圓角欠加工問題。同時使加工得到的電解液產(chǎn)物和氣 泡等將隨著電解液的流動而排出。
[0036]優(yōu)選的，所述待加工工件20被貫通后，工具電極10繼續(xù)進(jìn)給10~20wii。然后進(jìn)行變 加速回退。回退距離根據(jù)具體的圓角加工要求而定。
[0037] 所述低壓電解液循環(huán)單元50的液栗電源可以與所述高壓內(nèi)沖液單元40的液栗電 源同時打開，也可以在待加工工件20被貫通后打開。
[0038] 實(shí)施例一 本實(shí)施例在工件厚度為1 .〇mm的18CrNi8上加工得到出口直徑為178mi，錐度為1.15°的 微細(xì)倒錐孔及其出口圓角，該微細(xì)倒錐孔的形狀參數(shù)為d=178+0.02h (h=0~lOOOwn)。該微 細(xì)倒錐孔的電解加工方法包括以下步驟： S1:將待加工工件20安裝在工裝夾具70上，將待加工工件20與脈沖電源30的正極電連 接，工具電極10與脈沖電源30的負(fù)極電連接。
[0039] S2:打開高壓內(nèi)沖液單元40以及低壓電解液循環(huán)單元50的液栗電源，使高壓內(nèi)沖 液單元40通過所述工具電極10的內(nèi)孔向加工間隙提供電解液，設(shè)置低壓電解液循環(huán)單元50 的電解液壓力P2為0.05MPa，高壓內(nèi)沖液單元40以及低壓電解液循環(huán)單元50的電解液均為 NaC103。
[0040] S3:開啟脈沖電源30,該脈沖電源30輸出脈沖信號，控制所述工具電極10向下進(jìn) 給，將工具電極10與待加工工件20的接觸點(diǎn)作為初始加工位置，即h=0。
[0041 ] S4:在工具電極10向下進(jìn)給過程中，工具電極10進(jìn)給速度Vf=4iim/s，脈沖占空比入= 〇.5，電解加工電壓按照U=1.69 X (37.49+0.02h)Q'5的控制規(guī)律進(jìn)行變化，高壓內(nèi)沖液單元 40的供液壓力P1按照Pl=5 ? 2 X 105+204h+0 ? 12h2的控制規(guī)律變化。
[0042]其中，電解加工電壓單位為V，脈沖占空比的單位為1，高壓內(nèi)沖液單元40的供液壓 力pi單位為Pa，h=0~lOOOum。
[0043] S5:待加工工件20被貫通后，脈沖電源30繼續(xù)供電，工具電極10保持進(jìn)給速度繼 續(xù)進(jìn)給lOwii，對倒錐孔出口表面進(jìn)行圓弧加工，然后進(jìn)行向上加速回退40mi，工具電極10的 回退速度由2mi/s變化為lOym/s。加速回退時間為6 s。
[0044] S6:關(guān)閉電解加工的脈沖電源30,控制工具電極10繼續(xù)回退直至恢復(fù)到工具電極 10的初始位置，快速回退速度為l〇〇〇Mi/s。
[0045] S7:關(guān)閉高壓內(nèi)沖液單元40以及低壓電解液循環(huán)單元50的液栗電源。
[0046] 實(shí)施例二 本實(shí)施例的電解加工方法的步驟與實(shí)施例1的步驟基本相同，兩者的區(qū)別僅在于步驟 S4，本實(shí)施例的步驟S4包括以下步驟： S4:在所述工具電極10向下進(jìn)給過程中，工具電極10電解加工電壓U=11V，脈沖占空比入 =0.5，進(jìn)給速度按照vf=4.6-0.0024h的控制規(guī)律進(jìn)行變化，高壓內(nèi)沖液單元40的供液壓力pi 按照pi=5.2 X 105+204h+0.12h2的控制規(guī)律變化。
[0047]其中，脈沖占空比的單位為1，進(jìn)給速度Vf的單位為Mi /s，高壓內(nèi)沖液單元40的供 液壓力單位為Pa，h=0~ 1 OOOum。
[0048] 本發(fā)明提出的微細(xì)倒錐孔的電解加工方法及其裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1)通過一次 加工就可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)倒錐孔的精密成形和表面光整，倒錐孔出、入口不存在毛刺，不存在二 次對中問題，提高了微細(xì)倒錐孔的形狀精度，而且工序也比較簡單。（2)所述微細(xì)倒錐孔電 解加工孔徑-參數(shù)關(guān)系涵蓋了 1〇〇~200M1的微細(xì)倒錐孔的孔徑與電解加工電壓U，脈沖占空 比A以及電極進(jìn)給速度Vf的定量的數(shù)學(xué)關(guān)系，指導(dǎo)了微細(xì)倒錐孔加工中的協(xié)同參數(shù)控制規(guī) 律的選取。（3)高壓內(nèi)沖液單元的供液壓力 ？1的控制規(guī)律可以在實(shí)現(xiàn)高深寬比微細(xì)倒錐孔 加工的同時，保持加工區(qū)域內(nèi)電解液中電流密度的均勻，為微細(xì)倒錐孔的精密成形提供了 條件。（4)低壓電解液循環(huán)管路可以保證工件被貫通后加工區(qū)域內(nèi)的電解液留存，解決微細(xì) 倒錐孔及圓角欠加工的問題。
[0049] 另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，這些依據(jù)本發(fā)明精神 所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微細(xì)倒錐孔的電解加工方法，包括以下工序： 提供一待加工工件、一工具電極、一脈沖電源和一高壓內(nèi)沖液單元，所述工具電極具有 一內(nèi)孔，所述待加工工件與所述脈沖電源的正極電連接，所述工具電極與所述脈沖電源的 負(fù)極電連接;打開高壓內(nèi)沖液單元的液栗電源，使所述高壓內(nèi)沖液單元通過所述工具電極 的內(nèi)孔向加工間隙提供電解液； 開啟脈沖電源輸出脈沖信號，所述工具電極向下進(jìn)給運(yùn)動，工具電極向下進(jìn)給運(yùn)動過 程中，根據(jù)電解加工中微細(xì)倒錐孔的加工參數(shù)協(xié)同控制關(guān)系，控制電解加工電壓U、脈沖占 空比λ和工具電極進(jìn)給速度Vf=個參數(shù)中的一個或多個參數(shù)隨著加工深度h變化，所述加工 參數(shù)協(xié)同控制關(guān)系由微細(xì)倒錐孔的孔徑-參數(shù)關(guān)系(1=83.59+182.06Χλ-17.06ΧλΧ ν?+ 0.35 X U2以及微細(xì)倒錐孔的形狀參數(shù)d=ao · h+do得到，其中，所述孔徑-參數(shù)關(guān)系是以待加 工工件材料為18CrNi8，電解液為NaC103建立的，ao由微細(xì)倒錐孔的錐角決定，do為微細(xì)倒錐 孔的入口直徑，h為加工深度； 所述待加工工件被貫通后，所述工具電極作變加速向上回退運(yùn)動，進(jìn)行出口圓角的加 工，最后工具電極向上回退運(yùn)動到初始位置，得到所述微細(xì)倒錐孔。2. 如權(quán)利要求1所述的微細(xì)倒錐孔的電解加工方法，其特征在于:將脈沖占空比λ設(shè)為 恒值λυ，進(jìn)給速度Vf設(shè)為恒值 VfU，電解加工電壓U的控制規(guī)律Φ i (h)為： ?i(h) = [(ao.h+d〇-F(0，Au，VfU) /0.35)]。·5,其中h=0~1500μπι〇3. 如權(quán)利要求1所述的微細(xì)倒錐孔的電解加工方法，其特征在于:將電解加工電壓U設(shè) 為恒值Uv，將脈沖占空比λ設(shè)為恒值λ ν，加工進(jìn)給速度Vf的控制規(guī)律Φ 2 (h)為： i>2(h)=ai.h+dvf， 其中已1=已〇/17.06入"(^=[(1〇-卩（1^，人^〇)]/17.06入0，11=0~150(^111 〇4. 如權(quán)利要求1所述的微細(xì)倒錐孔的電解加工方法，其特征在于:所述高壓內(nèi)沖液單元 的供液壓力ρι=5 · 2 X 105+204h+0 · 12h2，其中，？1的單位為Pa，h為加工深度，h=0~l 500μπι。5. 如權(quán)利要求1所述的微細(xì)倒錐孔的電解加工方法，其特征在于:進(jìn)一步包括一低壓電 解液循環(huán)單元，所述待加工工件被貫通后，所述低壓電解液循環(huán)單元向工具電極和待加工 工件間的加工間隙內(nèi)提供電解液。6. -種微細(xì)倒錐孔的電解加工裝置，包括一工具電極，一待加工工件，一脈沖電源以及 一高壓內(nèi)沖液單元，所述工具電極與所述脈沖電源的負(fù)極電連接，所述待加工工件與所述 脈沖電源的正極電連接，所述工具電極包括一內(nèi)孔，所述高壓內(nèi)沖液單元通過所述工具電 極的內(nèi)孔向加工間隙提供電解液，其特征在于，進(jìn)一步包括一低壓電解液循環(huán)單元，該低壓 電解液循環(huán)單元用于在所述待加工工件被貫通后，向工具電極和待加工工件間的加工間隙 內(nèi)提供電解液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微細(xì)倒錐孔的電解加工方法，以Φ200μm以下的微細(xì)倒錐孔加工為研究目標(biāo)，在采用微細(xì)中空電極和高壓供液裝置的基礎(chǔ)上，一次性實(shí)現(xiàn)倒錐孔的精密成形。隨著工具電極向下進(jìn)給，根據(jù)微細(xì)倒錐孔的加工參數(shù)協(xié)同控制關(guān)系，控制電解加工電壓U、脈沖占空比λ和工具電極進(jìn)給速度vf中的一個或多個隨加工深度變化。該加工參數(shù)協(xié)同控制關(guān)系由微細(xì)倒錐孔的孔徑?參數(shù)關(guān)系d=83.59+182.06×λ?17.06×λ×vf+0.35×U2和倒錐孔的形狀參數(shù)d=a0·h+d0得到，a0由微細(xì)倒錐孔的錐角決定，d0為倒錐孔的入口直徑；工件被貫通后進(jìn)行出口圓角加工，最后工具電極向上回退至初始位置，得到微細(xì)倒錐孔。
【IPC分類】B23H9/16
【公開號】CN105728874
【申請?zhí)枴緾N201610199017
【發(fā)明人】李勇, 劉國棟, 孔全存, 佟浩, 李朝將
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年4月1日