[发明专利]离散悬浮阴极电化学加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学加工装置，更具体地说，涉及电化学加工阴极支撑方式与结构的改进。

背景技术

电化学加工由于具有不受材料硬度和韧性的限制、获得的表面形貌优良、表面整平效率高等优点，被广泛用于各类金属零件表面加工，但长期以来，电化学表面加工主要用于改善零件表面粗糙度。随着社会生产发展，在电化学表面光整加工过程中提高宏观成型精度为实际生产所需要。

根据电化学加工材料去除机理，提高宏观成型精确性的关键是提高去除量对极间间隙的敏感性，这要求加工间隙在保证加工稳定的条件下，尽可能的小。目前减小加工间隙的主要手段是在电化学加工中使用脉冲电流。根据公开资料，目前脉冲电解成型加工，最小极间间隙可达50μm，精密度接近50μm；而脉冲电化学微细加工，加工间隙可达数百纳米，微细度达微米级，精密度达纳米级。关于其提高加工精度的机理，普遍认同的解释是：1）脉冲效应改善了流场，减小了加工间隙；2）脉冲效应具有去极化作用，增强了电解液的非线性特性，强化了集中蚀除能力。

脉冲效应在改善电解液非线性特性方面，对电化学成型加工和微细电化学加工没有本质区别，因而，减小加工间隙是电化学成型加工提高精度的关键，但难点在于：电化学成型加工的电极面积大，电解液流程长，流场条件恶劣；保证加工间隙的阴极微小进给在微细加工中容易实现，而在宏观成型加工中，极小间隙条件下阴极进给的调整、控制都是难题。另外阴极结构及形状、阴极运动方式不仅影响极间间隙，对加工误差的形成规律也有影响。因而，从间隙形成机理与限制条件方面寻求减小间隙并能稳定加工的手段，掌握影响加工误差的机理和规律，是充分发挥电化学精密加工潜力的关键。

精密加工阶段的主要误差来源是工件定位误差向加工误差的传递和工件原始误差的遗传。从传递误差角度，电化学作用的非接触特性可以阻隔机床振动误差，而阴阳极间隙变化对去除量的反馈影响，又会使机床（工艺系统）运动误差向工件传递，因此，减小传递误差的关键是阻断机床运动误差通过阴极向工件传递；从遗传误差角度，常规电化学加工方式的电化学作用范围局限于零件局部，不能实现阴极精度向工件精度的有效复映，因此减小遗传误差的关键是扩大电化学作用在工件表面的分布范围并强化阴极精度向工件精度的复映能力。

发明内容

本发明离散悬浮阴极电化学加工装置，旨在解决现有电化学表面光整加工技术在提高加工精度能力方面不足的问题。通过阴极支撑方式与结构的改进，改善电化学光整加工的间隙条件，实现电化学小间隙加工，达到电化学光整加工过程中提高加工精度的目的。

为了达到上述目的，本发明提供一种离散悬浮阴极脉冲电化学加工装置，包括与阳极工件相对实现电化学加工的阴极，所述阴极以浮动连接方式设置于支撑单元，悬浮于所述阳极上。其中浮动连接的意思是指：阴极在xy平面内可平动；悬浮的意思是指：阴极的部分重力由阴阳极间电解液的静压力和动压力支撑，另一部分重力由支撑单元支撑；当支撑单元的支撑力为零时，阴极完全由阴阳极间电解液的静压力和动压力支撑。

优选方式下，所述阴极下部与所述阳极相对的表面以间隔离散方式设置若干凸台，每一所述凸台的最底面与所述阳极的间隙一致；每一所述凸台设置双流道，分别连通电解液泵；其中，一个流道的喷口设置于所述凸台的最底面，另一流道的喷口设置于所述凸台向下倾斜的坡型侧壁或所述凸台底部一侧向下倾斜的楔形底面处。

最优方式下，所述支撑单元包括垂直所述工件被加工表面y方向移动的第一滑轨和平行所述工件被加工表面x方向移动的第二滑轨，以及x、y方向分别设置的拉力调节机构。其中，所述阴极固定于所述第一滑轨上，所述第一滑轨安装于y方向直线轴承上；所述y方向直线轴承安装于支撑板上；所述支撑板的背侧设置相互配合的第二滑轨和x方向直线轴承，所述支撑板与x方向直线轴承固定连接，并由所述x方向直线轴承13支撑；所述第二滑轨连接了固连于固定机体上的支撑座。所述支撑座由安装所述加工装置的机床固定，由机床保证支撑座在加工过程中与工件中心轴线相对位置固定。

所述x方向拉力调节机构包括通过螺栓、螺母栓定于所述第二滑轨连接的滑轨支撑座。所述螺栓的内侧端部连接弹簧，所述弹簧的另一端固连于所述支撑板或x方向直线轴承上；所述螺母位于所述螺栓的外侧端，并卡接限定于所述滑轨支撑座。

所述y方向拉力调节机构包括通过螺栓、螺母栓定于所述固定块，所述螺栓的下侧端部连接弹簧，所述弹簧的另一端固连于所述第一滑轨。所述螺母位于所述螺栓的上侧端，并卡接限定于所述固定块。所述阴极设置于所述y方向第一滑轨上。