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CN114131126A - 一种大余量电解加工的流场保护装置 - Google Patents

一种大余量电解加工的流场保护装置 Download PDF

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CN114131126A CN202111343894.0A CN202111343894A CN114131126A CN 114131126 A CN114131126 A CN 114131126A CN 202111343894 A CN202111343894 A CN 202111343894A CN 114131126 A CN114131126 A CN 114131126A
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袁宝辉
温亮
林驰
陈东
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Abstract

一种大余量电解加工的流场保护装置,整体四周封闭、上下为开放结构的零件保护罩(2)置于底板(5)上,并使零件保护罩(2)的底部与底板(5)密封,底板(5)的中心处开设出液口(301)。零件保护罩(2)的侧壁开设加工工位开口槽(7),在加工工位开口槽(7)处的内侧四周固定电极防护板(3)。本发明就所述的大余量电解加工流场保护装置能够有效提高电解加工中电解液的流场稳定性,进而提高加工中散热效率、降低加工中短路、过热、烧蚀等现象的出现,保证了高温合金大余量电解加工的质量稳定性与加工效率。

Description

一种大余量电解加工的流场保护装置
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域,特别提供了一种用于航空发动机高温合金零件大余量电解加工的电解液流场保护装置。
背景技术
电解加工是一种利用金属零件作为阳极,在电解液中产生阳极溶解现象并将零件加工成特定形状的加工方法。其作为一种新兴技术,因加工过程不产生切削应力、加工时不受被加工材料限制且加工成本低、加工效率高等一系列优势,已在各类难切削材料加工中得到了应用。电解加工中需要涉及电流、电压控制,零件装夹系统设计,电解液压力控制等多项关键技术,其中较为核心也是最为困难的便是电解液的流场控制。由于电解加工全过程都需要使用电解液作为加工介质,若电解液不稳定,则会造成加工短路、过热、烧蚀等诸多问题。
电解加工技术虽然在我国已有多年的研究与探索,相关技术应用也已处于世界领先地位,但相关经验与技术积累均集中在小余量、精加工方面。对于高温合金等加工难度大的材料大余量电解加工技术,尚无相关技术积累。尤其对大余量电解加工的装夹装置、流场保护装置、专用电极设计等领域的研究处于空白状态。
发明内容
本发明的目的是为了解决高温合金大余量电解加工中,因电解液流场不稳定而造成零件被加工表面短路、电极烧蚀、零件与夹具等接触部位过热等问题。此类问题的发生轻则导致加工停顿、电极局部损坏、加工成本增加、加工周期延长,重则电极烧毁、零件报废,甚至有可能造成电解机床的损坏。
本发明具体提供了一种大余量电解加工的流场保护装置,整体四周封闭、上下为开放结构的零件保护罩2置于底板5上,并使零件保护罩2的底部与底板5密封,底板5的中心处开设出液口301。零件保护罩2的侧壁开设加工工位开口槽7,在加工工位开口槽7处的内侧四周固定电极防护板3,电极防护板3具体为框状结构。具有多指结构的电解液辅助浇注导管1置于零件保护罩2上方,且电解液辅助浇注导管1的外径不长于零件保护罩2任对立侧壁经中心点之间的长度。
此外,加工工位开口槽7外焊接固定加工工位开口槽保护罩8,电极防护板3固定在加工工位开口槽保护罩8的内侧四周。
一体成型的电解液辅助浇注导管1为多指结构,其以中心入液口101为圆心,向四周扩散设置指管102,在指管102末端向下弯折设置指管出液口103。中心入液口101与指管102、指管出液口103为连通状态。
为了得到稳定的出液量和出液速度,指管102以中心入液口101为圆心,均匀向四周扩散设置,且各指管102的长度相同,内外径尺寸相同。
为了便于进出液,指管102以中心入液口101设置方向与指管出液口103方向相反。
零件保护罩、电解液辅助浇注导管为硬质绝缘材料,电极防护板为绝缘材料。为了得到最佳工艺效果,零件保护罩的材质为有机玻璃,电解液辅助浇注导管的材料为PVC,电极防护板为硬质橡胶或边缘经过密封处里的有机玻璃。
在实际应用当中,零件保护罩2置于底板5的凸台502外,被加工零件4置于底板5的凸台502上;也可以,零件保护罩2置于底板5上表面开设的环槽501的凹槽内,被加工零件4置于底板5的环槽501的圈内。
具体的,零件保护罩2整体为圆环结构,底板5的轴向投影为圆环结构;在底板5的外圈处设置环状凸台502,并在凸台502外围开设环槽501,零件保护罩2的底部置于环槽501的凹槽内,被加工零件4置于环槽501内的凸台502上。
零件保护罩用于封住加工过程中的电解液,保证零件始终浸泡于电解液中。本发明可以根据零件具体尺寸及零件装夹装置结构,合理地设计适用的零件保护罩,零件保护罩俯视投影可以为圆形、椭圆、规则多边形或者不规则多边形等。
加工工位开口槽用于放置电极。本发明可以根据电解加工所使用设备的结构尺寸及电极尺寸,进而确定在零件保护罩上设计加工工位开口槽的位置和尺寸。
电极防护板用于保证电极与零件保护罩之间的密封,防止电解液在其之间的间隙中大量流出。本发明可以根据电极尺寸及保护罩上加工工位开口槽的尺寸确定电极防护板的工艺参数,电极防护板应保证与加工工位开口槽及电极自身的密封性,防止加工中电解液从其之间的间隙大量流出。
电解液辅助浇注导管用于提供辅助电解液,保证整个加工过程中电解液充足。本发明可以根据被加工零件尺寸及零件防护罩尺寸,进一步确定设计电解液辅助浇注导管的工艺参数。辅助浇注导管可以持续为电解加工中提供除电极外的电解液来源,用于补充电解加工、冷却零件与保护装夹装置等。
使用本发明所述的大余量电解加工流场保护装置,包括以下步骤:
1、将被加工零件固定在底板的凸台上,并进行打表找正,确保被加工零件在底板上的正确位置,并保持被加工零件与凸台紧密接触。
2、将零件保护罩安放到装夹装置底板的环槽内固定。
3、调整零件保护罩开口槽位置,保证其与电极轴心相一致。
4、将电极防护板安装到电极上,安装后允许使用合成树脂等密封性材料密封处理电极防护板与电极间的间隙。
5、将电解液辅助浇注导管置于零件保护罩的上方,可以安装在装夹装置的压盖或相关合适位置上。保证指管出液口位于被加工零件与零件保护罩之间,使其流出的电解液恰好流入零件与零件防护罩之间形成的空腔内。
6、接通电解液开关,观察电解液流出情况,确保整个零件浸没于电解液中。
7、按照工艺需求,完成高温合金零件的电解加工。断开通电开关,取出零件。
因电解作业时,电极与零件不发生接触,依靠电解液作用在零件加工表面,使零件表面与电极间形成电解液隔层,对零件进行加工。在作业时,若不进行干预,电解液会受到零件表面阻碍,进而发生无规则的散逸。本发明就所述的大余量电解加工流场保护装置能够使电解液被密封在保护罩内,使零件与电极始终浸泡在电解液中,因此不会发生无规则散逸现象,进而稳定了电解液的流场,提高加工中散热效率、降低加工中短路、过热、烧蚀等现象的出现。
由于高温合金均为难加工材料,在对该种材料进行大余量电解加工时,就会产生较多热量,较多的加工热就会使非加工部位的电解液蒸发结晶,使零件与夹具、夹具与机床间的导电性下降,甚至有可能产生短路,一旦接触点出现短路即会产生过热或烧伤等缺陷。本发明所述的保护装置,能够使零件、电极全部浸泡在电解液中,随着电解液的循环,能够起到降温零件、夹具、电极的作用,同时因电解液自身的导电性提高了零件与夹具、机床之间的导电性,保证了高温合金大余量电解加工的质量稳定性与加工效率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明:
图1为本发明整体结构示意图;
图2为本发明整体结构剖视图;
图3为零件保护罩整体结构示意图;
图4为电极防护板结构示意图;
图5为电解液辅助浇注导管结构示意图。
具体实施方式
附图符号说明:
1电解液辅助浇注导管、2零件保护罩、3电极防护板、4被加工零件、5底板、6电极、7加工工位开口槽、8加工工位开口槽保护罩、101中心入液口、102指管、103指管出液口、301出液口、501环槽、502凸台。
实施例1
本实施例的目的是为了解决高温合金大余量电解加工中,因电解液流场不稳定而造成零件被加工表面短路、电极烧蚀、零件与夹具等接触部位过热等问题。此类问题的发生轻则导致加工停顿、电极局部损坏、加工成本增加、加工周期延长,重则电极烧毁、零件报废,甚至有可能造成电解机床的损坏。
本实施例具体提供了一种大余量电解加工的流场保护装置,整体四周封闭、上下为开放结构的零件保护罩2置于底板5上,并使零件保护罩2的底部与底板5密封,底板5的中心处开设出液口301。零件保护罩2的侧壁开设加工工位开口槽7,在加工工位开口槽7处的内侧四周固定电极防护板3。具有多指结构的电解液辅助浇注导管1置于零件保护罩2上方,且电解液辅助浇注导管1的外径不长于零件保护罩2任对立侧壁经中心点之间的长度。
此外,加工工位开口槽7外焊接固定加工工位开口槽保护罩8,电极防护板3固定在加工工位开口槽保护罩8的内侧四周。
一体成型的电解液辅助浇注导管1为多指结构,其以中心入液口101为圆心,向四周扩散设置指管102,在指管102末端向下弯折设置指管出液口103。中心入液口101与指管102、指管出液口103为连通状态。
为了得到稳定的出液量和出液速度,指管102以中心入液口101为圆心,均匀向四周扩散设置,且各指管102的长度相同,内外径尺寸相同。
为了便于进出液,指管102以中心入液口101设置方向与指管出液口103方向相反。
零件保护罩、电解液辅助浇注导管为硬质绝缘材料,电极防护板为绝缘材料。为了得到最佳工艺效果,零件保护罩的材质为有机玻璃,电解液辅助浇注导管的材料为PVC,电极防护板为硬质橡胶或边缘经过密封处里的有机玻璃。
在实际应用当中,零件保护罩2置于底板5的凸台502外,被加工零件4置于底板5的凸台502上;也可以,零件保护罩2置于底板5上表面开设的环槽501的凹槽内,被加工零件4置于底板5的环槽501的圈内。
具体的,零件保护罩2整体为圆环结构,底板5的轴向投影为圆环结构;在底板5的外圈处设置环状凸台502,并在凸台502外围开设环槽501,零件保护罩2的底部置于环槽501的凹槽内,被加工零件4置于环槽501内的凸台502上。
零件保护罩用于封住加工过程中的电解液,保证零件始终浸泡于电解液中。本实施例可以根据零件具体尺寸及零件装夹装置结构,合理地设计适用的零件保护罩,零件保护罩俯视投影可以为圆形、椭圆、规则多边形或者不规则多边形等。
加工工位开口槽用于放置电极。本实施例可以根据电解加工所使用设备的结构尺寸及电极尺寸,进而确定在零件保护罩上设计加工工位开口槽的位置和尺寸。
电极防护板用于保证电极与零件保护罩之间的密封,防止电解液在其之间的间隙中大量流出。本实施例可以根据电极尺寸及保护罩上加工工位开口槽的尺寸确定电极防护板的工艺参数,电极防护板应保证与加工工位开口槽及电极自身的密封性,防止加工中电解液从其之间的间隙大量流出。
电解液辅助浇注导管用于提供辅助电解液,保证整个加工过程中电解液充足。本实施例可以根据被加工零件尺寸及零件防护罩尺寸,进一步确定设计电解液辅助浇注导管的工艺参数。辅助浇注导管可以持续为电解加工中提供除电极外的电解液来源,用于补充电解加工、冷却零件与保护装夹装置等。
使用本实施例所述的大余量电解加工流场保护装置,包括以下步骤:
1、将被加工零件固定在底板的凸台上,并进行打表找正,确保被加工零件在底板上的正确位置,并保持被加工零件与凸台紧密接触。
2、将零件保护罩安放到装夹装置底板的环槽内固定。
3、调整零件保护罩开口槽位置,保证其与电极轴心相一致。
4、将电极防护板安装到电极上,安装后允许使用合成树脂等密封性材料密封处理电极防护板与电极间的间隙。
5、将电解液辅助浇注导管置于零件保护罩的上方,可以安装在装夹装置的压盖或相关合适位置上。保证指管出液口位于被加工零件与零件保护罩之间,使其流出的电解液恰好流入零件与零件防护罩之间形成的空腔内。
6、接通电解液开关,观察电解液流出情况,确保整个零件浸没于电解液中。
7、按照工艺需求,完成高温合金零件的电解加工。断开通电开关,取出零件。
本实施例就所述的大余量电解加工流场保护装置能够有效提高电解加工中电解液的流场稳定性,进而提高加工中散热效率、降低加工中短路、过热、烧蚀等现象的出现,保证了高温合金大余量电解加工的质量稳定性与加工效率。
实施例2
本实施例中,零件保护罩2整体为圆环结构,底板5的轴向投影为圆环结构。在底板5的外圈处设置环状凸台502,并在凸台502外围开设环槽501,零件保护罩2的底部置于环槽501的凹槽内,被加工零件4置于环槽501内的凸台502上。
其余结构、技术方案、实施方式及预期效果与实施例1相同。
实施例3
本实施例中,零件保护罩2整体为圆环结构,底板5的轴向投影为圆环结构。在底板5的外圈处开设环槽501,零件保护罩2的底部置于环槽501的凹槽内,被加工零件4置于环槽501圈内的底板5上表面。
其余结构、技术方案、实施方式及预期效果与实施例1相同。
实施例4
本实施例中,零件保护罩2整体为圆环结构,底板5的轴向投影为圆环结构。在底板5的外圈处设置环状凸台502,零件保护罩2的底部置于凸台502外且与凸台502边缘保持密闭状态,被加工零件4置于环槽501内的凸台502上。
其余结构、技术方案、实施方式及预期效果与实施例1相同。
实施例5
本实施例中,零件保护罩2的平面投影为多边形结构,底板5的轴向投影为圆环结构。在底板5的外圈处设置环状凸台502,并在凸台502外围开设环槽501,零件保护罩2的底部置于环槽501的凹槽内,被加工零件4置于环槽501内的凸台502上。
其余结构、技术方案、实施方式及预期效果与实施例1相同。
实施例6
本实施例中,零件保护罩2的平面投影为不规则形状结构,底板5的轴向投影为圆环结构。在底板5的外圈处设置环状凸台502,并在凸台502外围开设环槽501,零件保护罩2的底部置于环槽501的凹槽内,被加工零件4置于环槽501内的凸台502上。
其余结构、技术方案、实施方式及预期效果与实施例1相同。
实施例7
本实施例中,电极防护板3固定在加工工位开口槽保护罩8的内侧壁上。使用时,将电极6安插到加工工位开口槽保护罩8内,电极防护板3将电极6和加工工位开口槽保护罩8间保持密闭其余结构、技术方案、实施方式及预期效果与实施例1相同。
实施例8
本实施例中,电极防护板3固定在电极6的外壁上。使用时,将带有电极防护板3的电极6安插到加工工位开口槽保护罩8内,电极防护板3将电极6和加工工位开口槽保护罩8间保持密闭。其余结构、技术方案、实施方式及预期效果与实施例1相同。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大余量电解加工的流场保护装置,其特征在于:整体四周封闭、上下为开放结构的零件保护罩(2)置于底板(5)上,并使零件保护罩(2)的底部与底板(5)密封,底板(5)的中心处开设出液口(301);零件保护罩(2)的侧壁开设加工工位开口槽(7),在加工工位开口槽(7)处的内侧四周固定电极防护板(3);具有多指结构的电解液辅助浇注导管(1)置于零件保护罩(2)上方,且电解液辅助浇注导管(1)的外径不长于零件保护罩(2)任对立侧壁经中心点之间的长度。
2.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:加工工位开口槽(7)外焊接固定加工工位开口槽保护罩(8),电极防护板(3)固定在加工工位开口槽保护罩(8)的内侧四周。
3.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:一体成型的电解液辅助浇注导管(1)为多指结构,其以中心入液口(101)为圆心,向四周扩散设置指管(102),在指管(102)末端向下弯折设置指管出液口(103)。
4.按照权利要求3所述的装置,其特征在于:指管(102)以中心入液口(101)为圆心,均匀向四周扩散设置;且各指管(102)的长度相同,内外径尺寸相同。
5.按照权利要求3所述的装置,其特征在于:指管(102)以中心入液口(101)设置方向与指管出液口(103)方向相反。
6.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:零件保护罩(2)、电解液辅助浇注导管(1)为硬质绝缘材料,电极防护板(3)为绝缘材料。
7.按照权利要求6所述的装置,其特征在于:零件保护罩(2)的材质为有机玻璃,电解液辅助浇注导管(1)的材料为PVC,电极防护板(3)为硬质橡胶或边缘经过密封处里的有机玻璃。
8.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:零件保护罩(2)置于底板(5)的凸台(502)外,被加工零件(4)置于底板(5)的凸台(502)上。
9.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:零件保护罩(2)置于底板(5)上表面开设的环槽(501)的凹槽内,被加工零件(4)置于底板(5)的环槽(501)的圈内。
10.按照权利要求8或9所述的装置,其特征在于:零件保护罩(2)整体为圆环结构,底板(5)的轴向投影为圆环结构;在底板(5)的外圈处设置环状凸台(502),并在凸台(502)外围开设环槽(501),零件保护罩(2)的底部置于环槽(501)的凹槽内,被加工零件4置于环槽(501)内的凸台(502)上。
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