[发明专利]一种电解加工机床及其工作方法

说明书

技术领域

本发明属于特种加工技术领域，特别是一种电解加工机床及其工作方法。

背景技术

电解加工是一种利用电化学阳极溶解的原理去除材料的加工方法，属于特种加工领域。电解加工具有加工效率高、表面质量好、无电极损耗、加工范围广等优点，随着电解加工技术研究的深入，电解加工精度和稳定性得到很大程度的提高，应用也越来越广泛，尤其适用于航空航天工业中难加工材料和薄壁结构的整体构件的加工。然而，电解加工的阳极溶解过程处于十分复杂的环境中，受到电场、流场、温度、电化学参数等影响，各项参数相互耦合，加工状态十分复杂难于控制，使得电解加工的精度有待提高。

根据现有的研究成果可知，小间隙电解加工是有效提高电解加工精度的方法之一，但是在进行小间隙电解加工时，会存在电解产物及电解热难以排出等难题，同时，加工间隙过小会导致电解液流场状况不佳，流量供应不足，甚至存在局部缺液、空穴现象，将会影响电解加工的精度和稳定性，严重时将会导致短路的发生。为实现稳定的小间隙电解加工并进一步减小电解加工间隙，往往采用复合进给电解加工方法。复合进给电解加工装置工作原理为：工具阴极在进给运动的同时做规律精确可控的往复运动, 当工具阴极靠近工件时通电, 实现小间隙加工；随后阴极断电离开工件, 拉大间隙进行冲刷, 使电解产物和电解热充分排除, 使的小间隙加工能稳定地进行。

目前的复合运动实现装置基本通过曲柄滑块机构或电磁驱动方式实现，曲柄滑块复合进给电解加工装置存在可实现的往复运动频率较低及往复运动幅值调整困难的问题，而且加工过程中产生的冲击力及噪声较大，工作环境比较恶劣。电磁驱动的复合运动电解装置虽然可以实现较高频率的往复运动，但则存在驱动力过小的问题，带动较大质量的负载时，能实现的往复运动幅值较小，对减小电解加工间隙作用有限。由于电解加工影响因素较多，不同的工件的加工参数往往差异较大，所以以上两种装置的实用性有限。针对上述现状，中国专利申请201210517318.8（公开号：103028795A，公开日：2013年4月10日）所示的一种电解加工振动进给运动实现装置解决了此问题。

目前国内的电解加工设备在这些系统的集成控制程度较低，控制系统基本就是指的对机床本体的运动控制部分，而电源系统、电解液系统和运动控制系统基本相互独立，这就使得电解加工过程需要多名人员协同操作完成，大大提高了操作的难度。此外，由于各个系统相互独立，不能设置合适的停机顺序，加工中一旦出现异常，设备很难以一种最优的方式停止，使得工具阴极和工件硬性接触和火花放电的情况发生频繁，造成阴极和工件的损毁，造成不必要的经济损失。针对上述现状，中国专利申请201210573615.4（公开号： 103008808A，公开日：2013年4月3日）所示的一种集成控制系统及控制方法解决了此问题。

电解加工过程中，对于不同类型的材料，电解加工所需要的电流及电解液参数往往需求不同，目前国内的机床设计的重点都是在于提高机床机械结构部分的刚度上，对于影响电解加工精度的电源参数和电解液参数方面的研究工作投入较少，设备普遍存在电解加工的参数尤其是电解液的参数调整困难、效率低，故柔性化程度较低，难以满足不同材料的加工需求，这样就造成了机床的利用率不高，尤其是进行工艺试验的时候，造成了实验前期的准备时间过长，效率低下。针对上述现状，发明人提出了如中国专利申请201210393387.2（公开号：102873418A，公开日：2013年1月6日）所示的一种电解加工电解液循环过滤系统及其控制方法。

目前有关学者对复合进给电解加工的实现方式、工艺方法进行了研究，但提出的研究方法在加工回退时仍在进行电解加工，会发生比较明显的二次腐蚀，影响成形精度；且加工过程中容易在阴极上形成钝化膜，影响加工效果。关于复合进给脉冲电流电解加工的研究，提出了新的运动方式和匹配方式，但这些研究都只停留在实验阶段，离实际应用于工业生产还有段距离，匹配的可靠性、稳定性和精确度都有待提高。

小间隙电解加工对机床传动精度要求较高，由于电解液具有腐蚀性，电解机床传动机构等非不锈钢材质件与电解液之间必须进行有效的隔离。

虽然前述三项专利申请对电解加工中的问题进行了分别解决，但是每项技术单独实施仍存在加工参数调整困难、集成化程度低、加工精度有待提高的问题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种电解加工参数调成方便，集成化程度高、进一步提高加工精度的复合进给电解加工机床及其工作方法。