本發(fā)明涉及材料加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種電解加工裝置。

背景技術(shù)：

電解加工(electrochemicalmachining，ecm)，是一種基于陽(yáng)極金屬以“離子”形式溶解去除材料的方法。電解加工工藝具有加工效率高、工具無(wú)損耗、加工后工件表面無(wú)熱影響層、結(jié)構(gòu)表面光滑、無(wú)內(nèi)應(yīng)力、無(wú)裂紋、加工不受材料硬度的限制等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。

電解加工中，加工間隙的流場(chǎng)不僅直接關(guān)系到電解加工精度的高低、表面質(zhì)量的好壞，甚至?xí)Q定電解加工能否實(shí)施。電解液流動(dòng)形式主要有三種，正流供液、側(cè)流供液與反流供液。

正流式供液是電解液以一定壓力從陰極內(nèi)部流入加工區(qū)域，該流動(dòng)方式陰極設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而被廣泛應(yīng)用。但是，正流式流道截面積沿電解液流動(dòng)方向呈擴(kuò)張狀態(tài)，屬于擴(kuò)散流動(dòng)，在加工區(qū)域容易產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，從而出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，同時(shí)，在加工區(qū)域的流程短時(shí)，極易出現(xiàn)噴射出來(lái)的工作液無(wú)法及時(shí)填充加工間隙，從而導(dǎo)致出現(xiàn)多束流，加工表面易出現(xiàn)流紋等表面缺陷。

側(cè)流式加工，間隙內(nèi)流道的橫截面積沿電解液流動(dòng)方向大致保持不變。但是，沿電解液流動(dòng)方向的電解液的電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生變化，影響加工精度。

反流式供液與正流式供液剛好相反，電解液從加工區(qū)域的四周向中心匯集，然后從陰極的內(nèi)部通道流出，流道截面積沿電解液流動(dòng)方向呈收斂狀，收斂流動(dòng)更有利于提高電解加工的穩(wěn)定性和加工精度。但是，反流式供液需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的夾具來(lái)形成密閉型腔。

綜上所述，如何有效地解決電解加工裝置成本高、穩(wěn)定性較差等問(wèn)題，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電解加工裝置，該電解加工裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效地解決電解加工裝置成本高、穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種電解加工裝置，包括用于夾持工件并帶動(dòng)工件陰極相對(duì)工件在x軸、y軸、z軸方向移動(dòng)的機(jī)床、用于向所述工件陰極供液的供液系統(tǒng)；還包括氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)，所述氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)包括依次連接的空壓機(jī)、氣體脈沖發(fā)生器和氣液混合器，所述氣液混合器連接于所述供液系統(tǒng)中以間歇性將氣液混合并向所述工件陰極輸出。

優(yōu)選地，上述電解加工裝置中，所述氣體脈沖發(fā)生器為通過(guò)開(kāi)關(guān)型電磁閥或比例控制閥實(shí)現(xiàn)脈沖波形調(diào)整的可調(diào)整氣體脈沖發(fā)生器。

優(yōu)選地，上述電解加工裝置中，所述供液系統(tǒng)包括儲(chǔ)液箱，所述儲(chǔ)液箱與所述工件陰極之間通過(guò)管路連接，所述管路內(nèi)沿液體流動(dòng)方向由前至后方向依次設(shè)置有過(guò)濾器、泵、球閥和流量控制閥。

優(yōu)選地，上述電解加工裝置中，所述泵的后方設(shè)置有用于檢測(cè)管路內(nèi)液體壓力的壓力表。

優(yōu)選地，上述電解加工裝置中，所述氣液混合器連接于所述流量控制閥的后方。

優(yōu)選地，上述電解加工裝置中，所述氣液混合器的后方設(shè)置有用于檢測(cè)管路內(nèi)液體壓力的壓力表。

優(yōu)選地，上述電解加工裝置中，所述機(jī)床包括用于帶動(dòng)所述工件陰極沿z軸移動(dòng)的z軸電動(dòng)臺(tái)、用于夾持所述工件的夾具、用于帶動(dòng)所述夾具沿x軸和y軸移動(dòng)的xy軸電動(dòng)臺(tái)。

優(yōu)選地，上述電解加工裝置中，還包括連接于所述工件陰極與所述供液系統(tǒng)的儲(chǔ)液箱之間的負(fù)壓發(fā)生器，所述負(fù)壓發(fā)生器用于在所述氣體脈沖發(fā)生器關(guān)閉時(shí)開(kāi)啟，以使工作液由加工間隙四周進(jìn)入工件陰極內(nèi)部流道，再經(jīng)所述負(fù)壓發(fā)生器回流至所述儲(chǔ)液箱。

本發(fā)明提供的電解加工裝置包括機(jī)床、供液系統(tǒng)和氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)。其中，機(jī)床用于夾持工件并帶動(dòng)工件陰極相對(duì)工件在x軸、y軸、z軸方向移動(dòng)；供液系統(tǒng)用于向工件陰極供液；氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)包括依次連接的空壓機(jī)、氣體脈沖發(fā)生器和氣液混合器，氣液混合器連接于供液系統(tǒng)中以間歇性將氣液混合并向工件陰極輸出。

應(yīng)用本發(fā)明提供的電解加工裝置時(shí)，通過(guò)設(shè)置氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)，間歇性的輸入氣體并與工作液混合，使得液態(tài)工作液與氣液兩相工作液交替進(jìn)行，在氣液兩相工作液填充加工間隙時(shí)，電解液中的細(xì)小氣泡接近加工表面由于受阻滯而引起破裂，在破裂過(guò)程中，產(chǎn)生非常高的壓力和微射流，有效地去除了電解加工容易生成的金屬氧化物附著層，從而提高了電解加工的穩(wěn)定性。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，還包括連接于工件陰極與供液系統(tǒng)的儲(chǔ)液箱之間的負(fù)壓發(fā)生器，負(fù)壓發(fā)生器用于在氣體脈沖發(fā)生器關(guān)閉時(shí)開(kāi)啟，以使工作液由加工間隙四周進(jìn)入工件陰極內(nèi)部流道，再經(jīng)負(fù)壓發(fā)生器回流至儲(chǔ)液箱。采用真空發(fā)生器實(shí)現(xiàn)反流電解加工，加工區(qū)的流速較低，容易出現(xiàn)絮狀電解產(chǎn)物堵塞在加工間隙的某個(gè)區(qū)域，造成加工過(guò)程的不穩(wěn)定，采用脈沖氣體輔助電解加工實(shí)現(xiàn)反流-正流切換的流動(dòng)方式，將堵塞在加工間隙的絮狀電解產(chǎn)物沖散，使電解產(chǎn)物的順利排出，進(jìn)一步提高了電解加工的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的電解加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為正流式電解加工示意圖；

圖3為正流式電解加工區(qū)域的工作液形態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例的電解加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為反流-正流切換式電解加工示意圖；

圖6為反流-正流切換式電解加工區(qū)域的工作液形態(tài)示意圖。

附圖中標(biāo)記如下：

1、氣液混合器，2、工件陰極，3、氣泡，4、電解產(chǎn)物，5、工件，6、壓縮空氣，7、電解液，8、負(fù)壓發(fā)生器，9、壓力表，10、安全閥，11、泵，12、過(guò)濾器，13、儲(chǔ)液箱，14、過(guò)濾層，15、夾具，16、xy軸電動(dòng)臺(tái)，17、大理石臺(tái)，18、z軸電動(dòng)臺(tái)，20、流量控制閥，21、球閥，22、空壓機(jī)，23、氣體脈沖發(fā)生器，24、脈沖電解電源，25、氣液兩相流。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種電解加工裝置，以降低電解加工裝置的成本、提高其穩(wěn)定性。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-圖3，圖1為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的電解加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為正流式電解加工示意圖；圖3為正流式電解加工區(qū)域的工作液形態(tài)示意圖。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供的電解加工裝置包括機(jī)床、供液系統(tǒng)和氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)。

其中，機(jī)床用于夾持工件5并帶動(dòng)工件陰極2相對(duì)工件5在x軸、y軸、z軸方向移動(dòng)。機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)可參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。

供液系統(tǒng)用于向工件陰極2供液。其具體也可以參考現(xiàn)有技術(shù)中用于向工件陰極2供液的液體回路。氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)包括依次連接的空壓機(jī)22、氣體脈沖發(fā)生器23和氣液混合器1，氣液混合器1連接于供液系統(tǒng)中以間歇性將氣液混合并向工件陰極2輸出。也就是通過(guò)將氣液混合器1串聯(lián)于供液系統(tǒng)中，通過(guò)空壓機(jī)22輸出一定壓力的氣體，如壓縮空氣6，并通過(guò)設(shè)定氣體脈沖發(fā)生器23的頻率與占空比輸出氣壓到氣液混合器1，從而在供液系統(tǒng)中，周期性的混入氣體，實(shí)現(xiàn)業(yè)態(tài)工作液與氣液兩相工作液的交替工作。具體其他脈沖發(fā)生器及空壓機(jī)22、氣液混合器1的結(jié)構(gòu)接工作原理請(qǐng)參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。

應(yīng)用本發(fā)明提供的電解加工裝置時(shí)，通過(guò)設(shè)置氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)，間歇性的輸入氣體并與工作液混合，使得液態(tài)工作液與氣液兩相工作液交替進(jìn)行，在氣液兩相工作液填充加工間隙時(shí)，電解液7中的細(xì)小氣泡3接近加工表面由于受阻滯而引起破裂，在破裂過(guò)程中，產(chǎn)生非常高的壓力和微射流，有效地去除了電解加工容易生成的金屬氧化物附著層，從而提高了電解加工的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，氣體脈沖發(fā)生器23為通過(guò)開(kāi)關(guān)型電磁閥或比例控制閥實(shí)現(xiàn)脈沖波形調(diào)整的可調(diào)整氣體脈沖發(fā)生器23。也就是通過(guò)開(kāi)關(guān)型電磁閥或比例控制閥，實(shí)現(xiàn)脈沖波形的調(diào)整，即將氣體輸入至氣液混合器1的周期等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以有效控制電解加工的穩(wěn)定性。

具體的，上述實(shí)施例中，供液系統(tǒng)包括儲(chǔ)液箱13，儲(chǔ)液箱13與工件陰極2之間通過(guò)管路連接，管路內(nèi)沿液體流動(dòng)方向由前至后方向依次設(shè)置有過(guò)濾器12、泵11、球閥21和流量控制閥20。也就是通過(guò)在供液系統(tǒng)中設(shè)置泵11以將儲(chǔ)液箱13中的液體泵送至工件陰極2，即液體在泵11的作用下，由儲(chǔ)液箱13經(jīng)過(guò)過(guò)濾器12的過(guò)濾作用，流經(jīng)球閥21，而后在流量控制閥20的流量控制下流入工件陰極2。具體過(guò)濾器12及流量控制閥20等的結(jié)構(gòu)及工作原理請(qǐng)參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。通過(guò)設(shè)置球閥21控制管路的開(kāi)閉，通過(guò)設(shè)置過(guò)濾器12，有效對(duì)管路內(nèi)的液體進(jìn)行過(guò)濾，以防止雜質(zhì)等進(jìn)入工件陰極2影響加工效果。具體過(guò)濾器12的型號(hào)等可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。通過(guò)流量控制閥20以對(duì)流入工件陰極2的液體量進(jìn)行控制，提高工件陰極2電解加工的精度及可控性。

進(jìn)一步地，泵11的后方設(shè)置有用于檢測(cè)管路內(nèi)液體壓力的壓力表9。通過(guò)壓力表9檢測(cè)管路內(nèi)的壓力并顯示，便于實(shí)時(shí)對(duì)流入氣液混合器1的液體壓力進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)然，根據(jù)需要也可以通過(guò)設(shè)置壓力傳感器等壓力檢測(cè)設(shè)備以對(duì)管路內(nèi)的壓力進(jìn)行檢測(cè)。優(yōu)選的，可以在泵11與流量控制閥20之間設(shè)置壓力表9，以檢測(cè)流量控制之前的管路壓力。

優(yōu)選的，氣液混合器1連接于流量控制閥20的后方。從而泵11能夠通過(guò)更短的路徑作用于儲(chǔ)液箱13，從而將儲(chǔ)液箱13中的液體泵送至氣液混合器1，以與周期性地與氣體混合形成氣液兩相加工液。

進(jìn)一步地，氣液混合器1的后方設(shè)置有用于檢測(cè)管路內(nèi)液體壓力的壓力表9。也就是在可以在氣液混合器1與工件陰極2之間設(shè)置壓力表9，從而檢測(cè)流入工件陰極2的液體或氣液混合體的壓力。當(dāng)然，根據(jù)需要也可以通過(guò)設(shè)置壓力傳感器等壓力檢測(cè)設(shè)備以對(duì)管路內(nèi)的壓力進(jìn)行檢測(cè)。

以上主要說(shuō)明了電解加工裝置用于工作液正流方式的結(jié)構(gòu)，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，電解加工裝置的機(jī)床具體包括xy軸電動(dòng)臺(tái)16、z軸電動(dòng)臺(tái)、大理石臺(tái)17、夾具15與脈沖電解電源24；電解加工的供液系統(tǒng)具體包括壓力表9、安全閥10、球閥21開(kāi)關(guān)、流量控制閥20、泵11、過(guò)濾器12、過(guò)濾層14與儲(chǔ)液箱13；氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)具體包括空氣壓縮機(jī)、氣體脈沖發(fā)生器23與氣液混合器1。

控制空氣壓縮機(jī)的輸出氣壓壓力，設(shè)定氣體脈沖發(fā)生器23的頻率與占空比輸出脈動(dòng)氣壓進(jìn)入到氣液混合器1，電解液7單相流與氣液兩相流25交替進(jìn)入加工區(qū)，通過(guò)xy軸電動(dòng)臺(tái)16與z軸電動(dòng)臺(tái)定位工具陰極與工件5的位置，接通脈沖電解電源24，陰極進(jìn)給加工。脈動(dòng)的流場(chǎng)使得加工區(qū)工作液質(zhì)點(diǎn)瞬時(shí)速度脈動(dòng)變化大，使靠近加工面的切應(yīng)力增大，有利于快速排出附著在加工面上的電解產(chǎn)物4。

在上述各實(shí)施例中，機(jī)床包括用于帶動(dòng)工件陰極2沿z軸移動(dòng)的z軸電動(dòng)臺(tái)、用于夾持工件5的夾具15、用于帶動(dòng)夾具15沿x軸和y軸移動(dòng)的xy軸電動(dòng)臺(tái)16。為了便于控制工件陰極2相對(duì)工件5在x、y、z三個(gè)方向上的移動(dòng)，通過(guò)z軸電動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)工件陰極2沿z軸移動(dòng)，水平方向上通過(guò)夾具15夾持工件5，并通過(guò)xy軸電動(dòng)臺(tái)16帶動(dòng)夾具15在xy方向上移動(dòng)，即水平移動(dòng)，以調(diào)整工件5與工件陰極2的相對(duì)位置對(duì)工件5進(jìn)行加工。z軸電動(dòng)臺(tái)與xy軸電動(dòng)臺(tái)16具體可以均設(shè)置于大理石臺(tái)17上，以便于在需要時(shí)機(jī)床整體的移動(dòng)。

在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括連接于工件陰極2與供液系統(tǒng)的儲(chǔ)液箱13之間的負(fù)壓發(fā)生器8，負(fù)壓發(fā)生器8用于在氣體脈沖發(fā)生器23關(guān)閉時(shí)開(kāi)啟，以使工作液由加工間隙四周進(jìn)入工件陰極2內(nèi)部流道，再經(jīng)負(fù)壓發(fā)生器8回流至儲(chǔ)液箱13。也就是通過(guò)協(xié)調(diào)負(fù)壓發(fā)生器8與氣體脈沖發(fā)生器23之間的開(kāi)關(guān)時(shí)間，形成反流-正流切換式的加工過(guò)程。

具體的，請(qǐng)參閱圖4-圖6，圖4為本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例的電解加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為反流-正流切換式電解加工示意圖；圖3為反流-正流切換式電解加工區(qū)域的工作液形態(tài)示意圖。

在另一個(gè)實(shí)施例中，電解加工的機(jī)床包括xy軸電動(dòng)臺(tái)16、z軸電動(dòng)臺(tái)、大理石臺(tái)17、夾具15與脈沖電解電源24；電解加工的供液系統(tǒng)包括壓力表9、安全閥10、球閥21開(kāi)關(guān)、流量控制閥20、泵11、過(guò)濾器12、過(guò)濾層14與儲(chǔ)液箱13；氣壓脈動(dòng)系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、負(fù)壓產(chǎn)生器、氣體脈沖發(fā)生器23與氣液混合器1。通過(guò)產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)抽吸加工區(qū)的工作液，同時(shí)由氣液混合室產(chǎn)生的一定比例的氣液混合工作液周期性回沖電解加工區(qū)域。

通過(guò)流量控制閥20控制電解液7的壓力，調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的輸出氣壓壓力，設(shè)定氣體脈沖發(fā)生器23的頻率與占空比輸出脈動(dòng)氣壓進(jìn)入到氣液混合器1，協(xié)調(diào)好負(fù)壓產(chǎn)生器與氣體脈沖發(fā)生器23的開(kāi)關(guān)時(shí)間，當(dāng)負(fù)壓發(fā)生器8開(kāi)啟的時(shí)候，工作液從加工間隙四周進(jìn)入到陰極內(nèi)部流道，再經(jīng)過(guò)負(fù)壓產(chǎn)生器回流到儲(chǔ)液箱13里，當(dāng)負(fù)壓發(fā)生器8關(guān)閉的時(shí)候，氣體脈沖發(fā)生器23開(kāi)啟，氣液兩相流25進(jìn)入加工區(qū)，使得加工區(qū)的流場(chǎng)充分紊亂，打散絮狀電解產(chǎn)物4。

本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。