[发明专利]棒板组合式电解加工阴极系统及其加工方法

说明书

本发明涉及一种棒板组合式电解加工阴极系统及其加工方法，属于电解加工领域。该阴极系统主要包括：棒板组合式阴极模块、紧固模块、均流模块、进液模块四部分。该系统的特征在于：上述阴极模块分为阴极外框和棒板组合式阴极阵列两部分，阴极外框内紧密分布有多组不同规格的耐腐蚀金属棒矩阵，相邻金属棒矩阵间由同材料金属板分隔；不同规格金属棒矩阵形成的出液缝形状不同，通过调整金属棒矩阵的规格和金属板的位置，可以大幅、快速地调整阴极出液缝的形状与分布。本发明有利于提高大区域型腔电解加工过程中加工间隙内的流场均匀性，降低流场优化成本，对实现大区域型腔的整体电解加工成型有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种棒板组合式电解加工阴极系统及其加工方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

电解加工属于特种加工技术范畴，基于电化学阳极溶解原理，去除工件材料。在电解加工过程中，工具阴极在数控系统控制下向工件阳极进给，工件阳极材料逐渐溶解，直到工件阳极形状、尺寸达到要求。该技术具有工具阴极不损耗、无切削应力、加工特性不受材料硬度影响等特点。

电解加工工件上的型腔时，为提高加工效率，通常按照型腔的尺寸和位置等进行工具阴极的仿形设计，只需一次进给即可实现对工件型腔的加工成型，适用于大批量生产的场合。随着加工型腔面积的增大，整个电解加工区域的流场均匀性和稳定性问题将进一步突显。这也导致了初次设计的阴极很难达到要求，需经过多次仿真、试验、优化的过程，生产成本、设计周期大幅增加。

近年，专家学者在型腔电解加工上取得了一系列进展，在专利“一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极及加工方法”（申请号 200910248600.9，发明人 徐斌 朱海南 白英纯等）中，提出采用分度、分块、分工步加工方式，阴极在不同工位上电解加工，加工流场好。在专利“全过程一字型流动柔性保护套料电解加工装置及方法”（申请号CN201610696734.7，发明人 朱栋 柳傲 谷洲之等）中，提出了一种一字型工具阴极实现对工件外侧一字型叶片套料加工的方法。通过缩小一字型开口该方法可以较好的实现对小区域型腔的电解加工。在提高工具阴极的复用率和降低生产成本方面，专家学者也进行了一些探索。例如在专利“一种电解加工异形腔的工具阴极及装夹方法”（公布号 CN109877403A，发明人 余泽 刘巍左敦稳等）中，提出采用组合阴极盘结构，依据加工需求快速更换组合阴极盘上连接的阴极头，提高阴极部件的复用率，采用仅更换阴极头便可优化流场的方式，降低了优化成本。

上述专利提出的电解加工方法均以小区域型腔为单次加工对象，直接应用于大区域型腔的一次性电解加工时，加工区域增大导致流场的均匀性难以保证；分区拼接加工的方式可以保证流场的均匀性，但存在加工周期长、工序复杂和易形成接刀痕等问题。因此，迫切需要寻求一种加工工序少、流场均匀性好、阴极调整快速简单的电解加工装置与方法，实现对工件上大区域型腔的高效电解加工。

发明内容

本发明针对大区域型腔电解加工时流场均匀性差和优化调整难的问题，提出了一种棒板组合式电解加工阴极系统及其加工方法，以提高加工效率和精度，降低优化成本。

一种棒板组合式电解加工阴极系统，由前向后依次由棒板组合式阴极模块、紧固模块、均流模块和进液模块组成，其特征在于：上述棒板组合式阴极模块由阴极外框、棒板组合式阴极阵列两部分组成；阴极外框依据工件待加工面进行仿形设计，加工区域中部镂空；棒板组合式阴极阵列包括若干耐腐蚀金属棒；棒板组合式阴极阵列位于阴极外框的中部镂空处，加工侧端面依据工件型腔面进行切割、打磨处理；上述紧固模块由横向紧固模组、纵向紧固模组、紧固支架组成，用于压紧并固定棒板组合式阴极阵列中的金属棒与金属板；横向紧固模组和纵向紧固模组均分别由两条直角梯形条对称组合形成楔形紧固结构，直角梯形条与阴极外框内侧均为间隙配合；直角梯形条外侧与阴极外框压紧，内侧与棒板组合式阴极阵列压紧，压紧力度通过紧固支架上的紧定螺钉调节；紧固支架通过销孔定位安装于阴极外框上。