电解加工装置及其加工方法

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2024-03-12 17:13:38

权利要求书： 1.一种电解加工装置，包括电源和阴极导杆(1)，所述阴极导杆(1)设有供电解液流动的中空腔体(13)，其特征在于，所述阴极导杆(1)的一端设有与中空腔体(13)连通的进液口(14)，所述阴极导杆(1)的另一端密封，所述阴极导杆(1)外壁设有工具电极(2)和挡环(3)，所述工具电极(2)与挡环(3)连接设置，且所述工具电极(2)与挡环(3)之间设有与中空腔体(13)连通的若干喷液口(33)，所述电源的负极与阴极导杆(1)连接，所述电源的正极与工件(6)连接。

2.根据权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于，所述挡环(3)的一端设有若干凹槽(31)，相邻两个所述凹槽(31)之间设有凸台(32)，所述工具电极(2)与所述凸台(32)连接，所述喷液口(33)设于所述凹槽(31)与工具电极(2)之间。

3.根据权利要求2所述的电解加工装置，其特征在于，所述阴极导杆(1)设有若干圆周阵列的出液口(15)，所述出液口(15)连通所述中空腔体(13)和喷液口(33)。

4.根据权利要求3所述的电解加工装置，其特征在于，所述阴极导杆(1)包括导杆部(11)和加工部(12)，所述工具电极(2)设于所述导杆部(11)，所述挡环(3)设于所述加工部(12)，所述出液口(15)设于所述导杆部(11)与加工部(12)的交接处。

5.根据权利要求4所述的电解加工装置，其特征在于，所述导杆部(11)与加工部(12)均呈圆管状，所述导杆部(11)的外径大于所述加工部(12)的外径，所述导杆部(11)向加工部(12)过渡处设有与工具电极(2)配合的锥面结构(111)，所述加工部(12)设有用于紧固所述挡环(3)的紧固螺母(4)。

6.根据权利要求5所述的电解加工装置，其特征在于，还包括挡水塞(7)，所述挡水塞(7)穿设于所述加工部(12)内实现阴极导杆(1)另一端的密封，所述加工部(12)内壁面设有楔块(121)，所述挡水塞(7)设有与所述楔块(121)配合的斜面结构(72)。

7.根据权利要求6所述的电解加工装置，其特征在于，还包括锁紧螺母(5)，所述挡水塞(7)伸出所述加工部(12)，所述锁紧螺母(5)与所述挡水塞(7)配合将所述挡水塞(7)固定。

8.根据权利要求7所述的电解加工装置，其特征在于，所述挡水塞(7)设有将电解液导向所述出液口(15)的导流部(71)，所述导流部(71)呈流线型。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的电解加工装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将装配好的工具电极(2)与工件(6)对刀定位；

S2：将所述工具电极(2)连接脉冲电源的负极，将所述工件(6)连接脉冲电源的正极；

S3：从进液口(14)向阴极导杆(1)通入电解液，电解液从喷液口(33)直喷工具电极(2)与工件(6)之间的加工区；

S4：接通脉冲电源，使阴极导杆(1)沿工件(6)轴向方向进给，实现对工件(6)的一次成型加工。

10.根据权利要求9所述的电解加工方法，其特征在于，所述阴极导杆(1)内设有导流部(71)，在电解加工时，用于改变中空腔体(13)内电解液的流场。

说明书：一种电解加工装置及其加工方法技术领域[0001] 本发明涉及机械制造特种加工技术领域，更具体地，涉及一种电解加工装置及其加工方法。

背景技术[0002] 内啮合齿轮传动具有结构紧凑和传动效率高等一系列优点，因此广泛地应用于机械传动装置中。但因受内齿轮本身结构所限，大多数内齿轮只能采用传统的加工工艺来加

工，传统的加工工艺加工精度往往达不到要求，直接影响到齿轮传动的质量。内齿轮传统的

加工工艺有插齿和拉削。

[0003] 插齿加工是按展成法加工齿轮的，插齿刀和被加工齿轮各自按啮合关系要求运动，而由各连续相邻位置刀具齿形包络成齿轮齿形。插齿加工内齿轮生产效率低，机床、刀

具和工件在切削力作用下易产生弹性变形，都会引起齿轮的加工误差，同时齿轮因切削热

和内应力引起的变形会影响齿形、齿向误差和齿距累积误差。插齿工艺加工的齿轮精度较

低，无法满足高强度传动机构的要求，且影响齿轮的使用寿命。

[0004] 拉削加工是利用特制的拉刀逐齿依次从工件上切下很薄的金属层，使被加工表面一次性切削成型。拉削成型工艺虽然加工效率和产品质量远高于插齿加工，但是对机床和

拉刀都有较高的要求，尤其对拉刀的精度要求极为苛刻，刀具结构复杂，高精度刀具制造难

度大，刀具单价昂贵，且刀具能磨刃的次数有限，寿命较短。并且，盲孔、大深径比的孔槽结

构并不适合用拉削工艺。

[0005] 中国专利CN201811445685.5公开了一种间歇式脉冲电解加工装置及内键槽加工方法，包括电解液箱、水泵、电解脉冲电源、加工平台和驱动机构，加工平台上设有用于夹持

工件的卡盘，加工平台在卡盘正上方设有加工轴，加工轴由驱动机构驱动上下直线移动，加

工轴的下端设有用于加工内键槽的凸齿，电解脉冲电源的阴极与加工轴电连接、阳极与卡

盘及工件电连接；水泵的入水口与电解液箱相连通，水泵的出水口通过供液管向加工轴的

凸齿和工件待加工处输送电解液。此方案中，电解液通过加工轴底部进入工件内腔，填满内

腔后，工件作为电解阳极，凸齿作为电解阴极，电解加工出内键槽，电解液流速损耗，加工质

量差，效率低。

发明内容[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电解加工装置及其加工方法，增大了加工区电解液的流速，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：[0008] 提供一种电解加工装置，包括电源和阴极导杆，所述阴极导杆设有供电解液流动的中空腔体，所述阴极导杆的一端设有与中空腔体连通的进液口，所述阴极导杆的另一端

密封，所述阴极导杆外壁设有工具电极和挡环，所述工具电极与挡环连接设置，且所述工具

电极与挡环之间设有与中空腔体连通的若干喷液口，所述电源的负极与阴极导杆连接，所

述电源的正极与工件连接。

[0009] 本发明的电解加工装置，电解液从所述阴极导杆一端的进液口通入所述中空腔体，所述阴极导杆的另一端密封，工具电极与挡环连接设置所形成的喷液口，使电解液只能

从所述喷液口沿着工具电极直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，控制所述阴极导杆

沿工件轴向运动，可实现对工件的一次成型加工，大大提高了电解加工的加工效率和加工

质量，且工具电极无损耗，可以反复使用，需要说明的是，本发明中，阴极导杆、工具电极与

挡环可为一体成型结构，也可以为分体式结构，且根据需要可将工具电极设计为不同的形

状，以加工内齿轮槽、键槽等不同形状的工件。

[0010] 进一步地，所述挡环的一端设有若干凹槽，相邻两个所述凹槽之间设有凸台，所述工具电极与所述凸台连接，所述喷液口设于所述凹槽与工具电极之间。

[0011] 进一步地，所述阴极导杆设有若干圆周阵列的出液口，所述出液口连通所述中空腔体和喷液口。

[0012] 进一步地，所述阴极导杆包括导杆部和加工部，所述工具电极设于所述导杆部，所述挡环设于所述加工部，所述出液口设于所述导杆部与加工部的交接处。

[0013] 进一步地，所述导杆部与加工部均呈圆管状，所述导杆部的外径大于所述加工部的外径，所述导杆部向加工部过渡处设有与工具电极配合的锥面结构，所述加工部设有用

于紧固所述挡环的紧固螺母。

[0014] 进一步地，还包括挡水塞，所述挡水塞穿设于所述加工部内实现阴极导杆另一端的密封，所述加工部内壁面设有楔块，所述挡水塞设有与所述楔块配合的斜面结构。

[0015] 进一步地，还包括锁紧螺母，所述挡水塞伸出所述加工部，所述锁紧螺母与所述挡水塞配合将所述挡水塞固定。

[0016] 进一步地，所述挡水塞设有将电解液导向所述出液口的导流部，所述导流部呈流线型。

[0017] 本发明还提供了一种如上所述电解加工装置的加工方法，包括以下步骤：[0018] S1：将装配好的工具电极与工件对刀定位；[0019] S2：将所述工具电极连接脉冲电源的负极，将所述工件连接脉冲电源的正极；[0020] S3：从进液口向阴极导杆通入电解液，电解液从喷液口直喷工具电极与工件之间的加工区；

[0021] S4：接通脉冲电源，使阴极导杆沿工件轴向方向进给，实现对工件的一次成型加工。

[0022] 本发明电解加工方法，电解液经出液口流向喷液口，最终从喷液口直喷工具电极与工件之间的加工区，增大了加工区电解液的流速，控制阴极导杆沿工件轴向运动，可实现

对工件的一次成型加工，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量，且工具电极无损耗，

可以反复使用，当工具电极为不同的形状，可以加工内齿轮槽、键槽等不同形状的工件。

[0023] 优选地，所述阴极导杆内设有导流部，在电解加工时，用于改变中空腔体内电解液的流场。

[0024] 本发明的电解加工装置及其加工方法与背景技术相比，产生的有益效果为：[0025] 电解液只能直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量。

附图说明[0026] 图1为本发明实施例一中电解加工装置的构成示意图；[0027] 图2为本发明实施例一中挡环与工具电极的连接示意图；[0028] 图3为本发明实施例一中挡水塞与阴极导杆的连接示意图；[0029] 图4为本发明实施例一中挡水塞为平底结构时与阴极导杆的连接示意图；[0030] 附图中：1?阴极导杆；11?导杆部；111?锥面结构；12?加工部；121?楔块；13?中空腔体；14?进液口；15?出液口；2?工具电极；3?挡环；31?凹槽；32?凸台；33?喷液口；4?紧固螺

母；5?锁紧螺母；6?工件；7?挡水塞；71?导流部；72?斜面结构。

[0031] 图3中箭头表示本发明使用时电解液的流动方向。具体实施方式[0032] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实

施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员

来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0033] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图

所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的

装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的

用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可

以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0034] 实施例一[0035] 如图1至图3所示，一种电解加工装置，包括电源和阴极导杆1，阴极导杆1设有供电解液流动的中空腔体13，阴极导杆1的一端设有与中空腔体13连通的进液口14，阴极导杆1

的另一端密封，阴极导杆1外壁设有工具电极2和挡环3，工具电极2与挡环3连接设置，且工

具电极2与挡环3之间设有与中空腔体13连通的若干喷液口33，电源的负极与阴极导杆1连

接，电源的正极与工件6连接。

[0036] 上述的电解加工装置，电解液从阴极导杆1一端的进液口14通入中空腔体13，阴极导杆1的另一端密封，工具电极2与挡环3连接设置所形成的喷液口33使电解液只能从喷液

口33沿着工具电极2直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，控制阴极导杆1沿工件6轴向

运动，可实现对工件6的一次成型加工，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量，且工

具电极2无损耗，可以反复使用。需要说明的是，本发明中，阴极导杆1、工具电极2与挡环3可

为一体成型结构，如图4所示，也可以为分体式结构，如图3所示，且根据需要可将工具电极2

设计为不同的形状，以加工内齿轮槽、键槽等不同形状的工件6。

[0037] 如图2所示，挡环3的一端设有若干凹槽31，相邻两个所述凹槽31之间设有凸台32，工具电极2与凸台32连接，喷液口33设于凹槽31与工具电极2之间，实施时，电解液只能从若

干喷液口33紧贴工具电极2流出直喷加工区，增大了加工区电解液的流速，提高了加工效

率，当若干凹槽31间隔均匀设置时，改善了传统电解加工供液不均匀、流速低、传质慢的缺

点，提高电解液的流场均匀性，保证加工区域有足够的高流速电解液，提高加工精度及工件

6的表面质量。

[0038] 如图4所示，阴极导杆1设有若干圆周阵列的出液口15，出液口15连通中空腔体13和喷液口33，实施时，电解液从中空腔体13向出液口15阵列出液，再通过喷液口33直喷加工

区。

[0039] 如图3、图4所示，阴极导杆1包括导杆部11和加工部12，工具电极2设于导杆部11，挡环3设于加工部12，出液口15设于导杆部11与加工部12的交接处，且与喷液口33连通。

[0040] 如图3所示，导杆部11与加工部12均呈圆管状，导杆部11的外径大于加工部12的外径，导杆部11向加工部12过渡处设有与工具电极2配合的锥面结构111，加工部12设有用于

紧固挡环3的紧固螺母4，实施时，工具电极2与锥面结构111配合，挡环3的一端紧贴工具电

极2，挡环3的另一端紧贴紧固螺母4，紧固螺母4将挡环3、工具电极2和阴极导杆1的连接固

定，保证在电解加工过程中，工具电极2与挡环3之间的连接稳固无偏离。

[0041] 如图3所示，还包括挡水塞7，挡水塞7穿设于加工部12内实现阴极导杆1另一端的密封，加工部12内壁面设有楔块121，挡水塞7设有与楔块121配合的斜面结构72。实施时，斜

面结构72与楔块121配合连接，将挡水塞7限制在阴极导杆1内，防止挡水塞7掉落。

[0042] 如图1、图3所示，还包括锁紧螺母5，挡水塞7伸出加工部12，锁紧螺母5与挡水塞7配合将挡水塞7固定。实施时，将挡水塞7拉出加工部12，使斜面结构72与楔块121配合连接，

用锁紧螺母5将挡水塞7与阴极导杆1的连接固定，防止电解加工过程中，喷出的电解液积累

后对挡水塞7产生作用等影响，造成斜面结构72与楔块121的连接脱离，使挡水塞7挡住出液

口15，导致电解液不流通，不能喷射到加工区，无法继续进行电解加工。

[0043] 如图3所示，挡水塞7设有将电解液导向出液口15的导流部71，导流部71呈流线型。实施时，导流部71能将电解液全部导向出液口15，减弱电解液流场的发散程度，易于电解液

分流进入喷液口33，提高电解液流场的均匀性，提高电解加工质量，且能够减小电解液的流

动阻力，减小电解液的流速损耗。需要说明的是，为了便于加工装配，挡水塞7也可设置为平

底结构。

[0044] 实施例二[0045] 一种如实施例一所述的电解加工装置的加工方法，包括以下步骤：[0046] S1：将装配好的工具电极2与工件6对刀定位；[0047] S2：将工具电极2连接脉冲电源的负极，将工件6连接脉冲电源的正极；[0048] S3：从进液口14向阴极导杆1通入电解液，电解液从喷液口33直喷工具电极2与工件6之间的加工区；

[0049] S4：接通脉冲电源，使阴极导杆1沿工件6轴向方向进给，实现对工件6的一次成型加工。

[0050] 上述的电解加工方法，电解液经出液口15流向喷液口33，最终从喷液口33直喷工具电极2与工件6之间的加工区，增大了加工区电解液的流速，控制阴极导杆1沿工件6轴向

运动，可实现对工件6的一次成型加工，大大提高了电解加工的加工效率和加工质量，且工

具电极2无损耗，可以反复使用，当工具电极2为不同的形状，可以加工内齿轮槽、键槽等不

同形状的工件6。

[0051] 阴极导杆1内设有导流部71，在电解加工时，用于改变中空腔体13内电解液的流场，可以实现不同的加工效果。

[0052] 在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征

的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0053] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可

以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本

发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求

的保护范围之内。