[发明专利]阵列深孔电解加工方法及装置

说明书

技术领域

本发明的阵列深孔电解加工方法及装置，属于电解加工技术领域。

背景技术

在航空、航天制造业中，频繁应用到众多带有微小孔的零件，这些小孔，如空心冷却涡轮叶片和发动机燃烧室壁上的气膜冷却孔等，不仅孔径小、深径比大，而且要求孔表面没有再铸层。这些特点给孔的加工带来了很多困难。目前，这些小孔的加工方法目前主要包括：①激光加工：可加工高硬度金属，效率较高，但存在表面再铸层问题，且成本较高；②电火花加工：可加工高硬度金属，但同样存在表面再铸层问题；③机械冲、钻：对于航天零件常用的硬质合金，生产率极低，且工具报废率高；④电解打孔(Electrochemical drilling，简称ECD)，生产效率高，不存在表面再铸层问题。

电解打孔是一种以金属型管作为阴极对工件阳极进行电化学蚀除，并最终将其加工成型孔的工艺。该工艺具有不受工件材料硬度限制，加工质量好，且工具无损耗等特点，在航空、兵器、模具制造等行业有重要的应用。采用阵列金属电极管进行电解孔加工则可大幅提高生产率，且保证了良好的表面质量。因此，阵列金属电极管电解加工具有很好的应用前景，但采用阵列金属电极管夹具进行群孔加工有许多难点，这限制了该技术的应用。难点主要包括：

1，电极管装夹、更换困难。电解打孔中有时会造成电极管打火烧伤，就需要更换电极管，根据现有的群电极夹具，尤其是直径在1毫米以下的电极管，往往是与夹持部分永久性固定在一起的，单个电极管损坏就需要全部更换电极管装置，延误工时且增加了成本。

2，电极管定位、对刀困难。电极管全部固定在夹具上之后，无法保证所有电极管形成的端面与加工工件表面形状一致，特别是曲面情况下尤为严重。因此还需要对电极管阵列进行修正，以防出现加工深度不一致等现象。如果电极管是永久性的固定，则只能通过打磨等工艺来进行修正，这样不仅容易损坏电极管和破坏电极管侧面的绝缘膜，也耗费工时。

3，不同电极管之间的流量分配不均匀。使用群电极管进行电解打孔时，所有电极管同时加工工件，同时在工件上形成与电极管排布相同的孔阵列。加工时电解液是由高压泵通过管道从电解液槽输送到一个腔体中，再由腔体分配到所有电极管的入口端。由于每个电极管入口在腔体中的位置不同，通过每个电极管的电解液流量经常不均。这将会导致每个电极管的加工条件出现差异，最终导致所加工的孔之间出现孔径、孔质量和加工速度快慢等各种不利的差异，导致加工精度下降，并且容易出现短路现象。

发明内容

本发明旨在改进群电极管夹具用于加工阵列孔时出现的装夹效率和对刀效率不高、成本过高、灵活性低等缺陷，提供一种阵列深孔电解加工方法。可以提高装夹效率和对刀效率，易于更换电极管，且加工孔径均匀性好。

一种阵列深孔电解加工方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)、利用电极管夹持模块夹持系列电极管，夹持模块安装于模块框架上；

(b)、利用固紧装置调节电极管的夹持力；

(c)、控制机床进给，当进给到电极管与工件接触的位置时，仍继续进给一定的距离，大小视电极管工作端的位置差而定，电极管将在工件的作用下克服摩擦力上行，最终使得群电极管的下端面，即电极管加工端保持同时接触工件，此时利用固紧装置将电极管全部紧固，并控制机床主轴回退一定距离，这个距离即为初始加工间隙。

一种阵列深孔电解装置，包括：电源、阴极系统、工件阳极、电解液系统，其特征在于所述阴极系统包括以下部件：由若干电极管夹块组成的夹持模块、用于固定夹持模块的模块框架、通过夹持模块夹持的系列电极管、用于固紧电极管夹块的固紧装置。

本发明使用的夹持模块由若干电极管夹块组成。每个电极管夹块的两条侧边上分布着半圆形的凹槽。将这些金属条进行排列即形成按特定要求分布的夹持孔阵列，这些夹持孔的直径与所夹持的电极管的直径一致。

夹持模块被固定在模块框架上。在框架侧面安装螺母用来紧固或放松电极管。金属框架再固定到供液部分的前端，形成密闭的腔体。在整个夹具中，夹持模块是可拆卸并更换的，且制作简单，成本低廉。可以设计适用于不同电极管数量，不同电极管直径，不同间距排列的夹持模块以满足不同的工艺要求，而不需要重新设计整体夹具。