[发明专利]叶片组合式旋转阴极电解铣削工具及方法

说明书

本发明涉及一种叶片组合式旋转阴极电解铣削工具及方法，属于电解加工领域。本发明提出的叶片组合式旋转阴极包括工具电极、卡槽环、叶片、卡套和紧定螺钉。安装时，将叶片嵌入卡槽环的侧面凹槽，然后在卡槽环的内孔中插入工具电极，最后套上卡套，用紧定螺钉固定。工具电极正转产生的向上气体流场可以在叶轮下方为加工间隙内电解液提供远小于大气压的低压区，加速电解液的流动更新，促进热量和产物的快速排出。这样可以保持加工间隙内电解液的高洁净度、高电导率，促进电解作用的持续高效进行。本发明可以有效地提高电解铣削加工的加工效率和加工后工件的表面质量。

技术领域

本发明涉及一种叶片组合式旋转阴极电解铣削工具及方法，属于电解加工领域。

背景技术

钛合金、高温合金等金属材料比强度高、耐热性与耐腐蚀性好，因而在航空航天、汽车、船舶等领域应用广泛。然而，由于钛合金及高温合金的硬度高、导热性差，如果使用传统的切削加工方法，切削力会很大、加工区域的温度会很高，这将造成刀具的剧烈磨损，而且也会影响材料表面的物理性能；电火花加工使用火花放电产生的热量来去除材料，若使用电火花加工钛合金等材料，那么在材料表面很容易产生重铸层和残余应力；而电解加工靠电化学阳极溶解作用去除材料，具有加工不受材料机械性能的影响、成本低、无应力、无刀具损耗等优点，被广泛应用于钛合金等难加工材料的加工。

电解铣削工艺近年来越来越多地应用于钛合金和高温合金等材料的加工。与使用成型电极的传统电解加工工艺不同，电解铣削使用棒状或球状电极作为旋转阴极，用类似数控铣削的方法控制电极的移动路径和加工参数，最终在工件上加工出所需要的型面。因此，电解铣削是一种高柔性、低成本的电解加工工艺。

尽管电解铣削工艺在加工钛合金等难加工材料时表现出一定的优势，但其在加工原理上也有一些固有缺陷。在一般的正流式电解铣削加工过程中，电解液从竖直电极内部落下，冲击水平工件表面后，涌入极窄的加工间隙（一般在0.1mm到0.5mm），最后从极窄的加工间隙向外四溢流出，所以加工间隙内的电解液流场十分紊乱，特别是加工间隙过小会加剧电解液流场的状况不佳，流量的供应不足，甚至产生局部缺液、空穴、短路现象，严重影响电解加工的精度和稳定性。而且因为经过水平工件表面的阻挡以及间隙外大气压的阻碍，电解液的流速大大降低，部分能够挤出加工间隙的电解液流速会呈指数降低，还有部分未能挤出加工间隙的电解液就会在间隙内回旋甚至产生死水区。这些紊乱、缓慢的电解液都将导致电解作用产生的产物颗粒难以尽快排出，加工间隙内滞留的产物颗粒增多就会使电解液的电导率下降，阻碍电解作用充分进行；排出间隙的产物颗粒也会随电解液流速降低而部分滞留已加工或者未加工表面，损害加工后工件的表面质量。