曲面电解加工装置及系统

921 编辑：管理员来源：河海大学常州校区

2024-03-12 17:27:06

权利要求书： 1.一种曲面电解加工装置，其特征在于，包括阴极(2)、导流块(4)、工件(7)、基座(8)，所述阴极(2)的上端连接至可为阴极(2)的进给提供动力的进给系统(14)，下端可活动地从导流块(4)中穿过，所述工件(7)固定于基座(8)上，且设置于导流块(4)的下方，所述阴极(2)的下端为向下突出的曲面结构，所述导流块(4)的下表面设置有径向延伸的两个斜槽，即第一斜槽和第二斜槽，沿延伸方向所述斜槽的宽度逐渐收窄、厚度逐渐增加，所述导流块(4)的下表面与工件(7)的上表面之间形成电解液流过的通道，其中，第一斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池(23)的进液口(5)，第二斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池(23)的出液口(11)，且第一斜槽的倾斜角度大于第二斜槽的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，所述导流块(4)的中部设置有通孔，所述通孔为椭圆形，所述阴极(2)的下侧具有呈柱状向下延伸的柱体结构，所述柱体结构的横截面呈椭圆形。

3.根据权利要求1所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，还包括背压罩(3)，所述背压罩(3)、阴极(2)、工件(7)三者之间形成装置的工作空间，所述进液口(5)、出液口(11)均是在背压罩(3)的侧壁上开孔而成。

4.根据权利要求3所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，所述背压罩(3)与阴极(2)之间、以及背压罩(3)与工件(7)之间均设置有密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，所述导流块(4)上第一斜槽的倾斜角度为18°，第二斜槽的倾斜角度为16°。

6.根据权利要求1所述的一种曲面电解加工装置，其特征在于，电解液由进液口(5)流入，经导流块(4)的导向流经加工区域，再从加工区域流出，经导流块(4)的导向流向出液口，最后从出液口(11)流出。

7.一种曲面电解加工循环系统，其特征在于，包括电解池(23)、粗过滤器(22)、泵(21)、精过滤器(20)、流量计(19)、主阀(26)、压力表(27)、调节阀(25)、排气系统(28)、数控系统(17)、脉冲电源(18)、权利要求1?6中任意一项所述的曲面电解加工装置，所述数控系统(17)与进给系统(14)相连，所述脉冲电源(18)与阴极(2)相连，所述排气系统(28)为具有排气孔的封闭空间，所述曲面电解加工装置被围设于所述封闭空间内，所述电解池(23)、粗过滤器(22)、泵(21)、精过滤器(20)、流量计(19)、主阀(26)、进液口(5)、出液口(11)、压力表(27)、调节阀(25)、电解池(23)依次设置从而构成电解液的循环流动路径。

8.根据权利要求7所述的一种曲面电解加工循环系统，其特征在于，所述电解池(23)还连接有温控系统(24)。

说明书：一种曲面电解加工装置及系统技术领域[0001] 本发明涉及一种电解加工装置，特别涉及一种曲面电解加工装置与系统，属于电解加工领域。

背景技术[0002] 一种曲面由球形轮廓扫掠曲线所形成的包络曲面，该曲面应用于车辆制动系统的加压装置上，该曲面常用热处理进行淬火，有效硬化层深0.8～1.5mm，表面硬度50HRC～

65HRC，由于热处理会使工件产生变形，其热前加工的精度会普遍降低1?2级，所以热后需要

再进行精加工。因受到轮廓形状、高硬度与高精度的限制，该曲面采用传统的切削加工方法

通常比较困难，特别是热后精加工，刀具磨损严重，加工成本过高。

[0003] 电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解进而去除材料的原理，使用预先制备的工具阴极将工件阳极按照工具阴极的形状和尺寸“拷贝”加工出所需的工件形状。电解

加工相比其他加工方法具有工具阴极无损耗、无切削力、加工不受材料切削性能影响和加

工精度好、成型效率高等诸多优点，特别适合于难加工材料的曲面、异形面的加工，为加工

曲面提供了一种低成本、高质量的加工方式。

发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种曲面电解加工装置与系统，这种装置与系统主要用于曲面电解加工。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：[0006] 一种曲面电解加工装置，包括阴极、导流块、工件、基座，所述阴极的上端连接至可为阴极的进给提供动力的进给系统，下端可活动地从导流块中穿过，所述工件固定于基座

上，且设置于导流块的下方，所述阴极的下端为向下突出的曲面结构，所述导流块的下表面

设置有径向延伸的两个斜槽，即第一斜槽和第二斜槽，沿延伸方向所述斜槽的宽度逐渐收

窄、厚度逐渐增加，所述导流块的下表面与工件的上表面之间形成电解液流过的通道，其

中，第一斜槽对应的装置侧面设置有连通至电解池的进液口，第二斜槽对应的装置侧面设

置有连通至电解池的出液口，且第一斜槽的倾斜角度大于第二斜槽的倾斜角度。

[0007] 进一步的，所述导流块的中部设置有通孔，所述通孔为椭圆形，所述阴极的下侧具有呈柱状向下延伸的柱体结构，所述柱体结构的横截面呈椭圆形。

[0008] 进一步的，还包括背压罩，所述背压罩、阴极、工件三者之间形成装置的工作空间，所述进液口、出液口均是在背压罩的侧壁上开孔而成。

[0009] 进一步的，所述背压罩与阴极之间、以及背压罩与工件之间均设置有密封圈。[0010] 进一步的，所述导流块上第一斜槽的倾斜角度为18°，第二斜槽的倾斜角度为16°。[0011] 进一步的，电解液由进液口流入，经导流块的导向流经加工区域，再从加工区域流出，经导流块的导向流向出液口，最后从出液口流出。

[0012] 一种曲面电解加工循环系统，包括电解池、粗过滤器、泵、精过滤器、流量计、主阀、压力表、调节阀、排气系统、数控系统、脉冲电源、所述的曲面电解加工装置，所述数控系统

与进给系统相连，所述脉冲电源与阴极相连，所述排气系统为具有排气孔的封闭空间，所述

曲面电解加工装置被围设于所述封闭空间内，所述电解池、粗过滤器、泵、精过滤器、流量

计、主阀、进液口、出液口、压力表、调节阀、电解池依次设置从而构成电解液的循环流动路

径。

[0013] 进一步的，所述电解池还连接有温控系统。[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0015] 本发明通过在导流块的下表面设置两个对称的斜槽，并使该斜槽从中部向两侧的宽度逐渐收窄、厚度逐渐增加，导流块的下表面与工件的上表面之间形成电解液流过的通

道，使得加工区域的流场均匀，电解液由进液口流入后，经导流块的导向流经加工区域，再

从加工区域流出，经导流块的导向流向出液口，最后从出液口流出，可避免加工区域形成空

穴与死角，从而避免阴极与工件之间短路。

附图说明[0016] 图1是曲面电解加工装置的剖视图；[0017] 图2是曲面电解加工循环系统的结构示意图；[0018] 图3是阴极的结构示意图；[0019] 图4是导流块的结构示意图；[0020] 图5是曲面结构示意图；[0021] 图6是流场仿真图。[0022] 图中：1、阴极座；2、阴极；3、背压罩；4、导流块；5、进液口；6、第一螺钉；7、工件；8、基座；9、第二螺钉；10、下密封圈；11、出液口12、上密封圈；13、第三螺钉；14、进给系统；15、

工装夹具；16、机床工作台；17、数控系统；18、脉冲电源；19、流量计；20、精过滤器；21、泵；

22、粗过滤器；23、电解池；24、温控系统；25、调节阀；26、主阀；27、压力表；28、排气系统。

具体实施方式[0023] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。[0024] 本实施例提供一种如图1所示的曲面电解加工装置。该装置包括阴极2、导流块4、工件7、基座8。阴极2的上端连接至可为阴极2的进给提供动力的进给系统14，下端可活动地

从导流块4中穿过，阴极的结构如图2所示。工件7固定于基座8上，且设置于导流块4的下方，

阴极2的下端为向下突出的曲面结构。导流块4的下表面设置有径向延伸的两个斜槽，即第

一斜槽和第二斜槽，沿延伸方向斜槽的宽度逐渐收窄、厚度逐渐增加，导流块4的结构如图3

所示。导流块4的下表面与工件7的上表面之间形成电解液流过的通道，其中，第一斜槽对应

的装置侧面设置有连通至电解池23的进液口5，第二斜槽对应的装置侧面设置有连通至电

解池23的出液口11，且第一斜槽的倾斜角度大于第二斜槽的倾斜角度。电解液由进液口流

入，流经阴极与工件的加工区域，从出液口流出。阴极沿Z轴方向向工件进给，当阴极与工件

之间的距离达到一定的值时，产生电化学反应，工件表面产生腐蚀。本发明的结构设计能够

使得加工区域的流场均匀，电解液由进液口流入后，经导流块的导向流经加工区域，再从加

工区域流出，经导流块的导向流向出液口，最后从出液口流出，可避免加工区域形成空穴与

死角，从而避免阴极与工件之间短路。

[0025] 如图3所示，导流块4的中部设置有通孔，通孔为椭圆形，阴极2的下侧具有呈柱状向下延伸的柱体结构，所述柱体结构的横截面呈椭圆形。这种结构设计在保证阴极的柱体

结构与导流块的通孔平滑配合的前提现，使二者不可相对旋转，从而提升了结构的稳定性。

[0026] 本实施例中，通过背压罩3、阴极2、工件7三者共同形成装置的工作空间。进液口5、出液口11均是在背压罩3的侧壁上开孔而成。背压罩3与阴极2之间还可以进一步设置上密

封圈12，背压罩3与工件7之间还可以进一步设置下密封圈10。背压罩与密封圈的作用是防

止电解液泄露，并使背压罩内的电解液保持一定的压力。

[0027] 导流块具有倾斜的斜面。本实施例中，所述进液口侧斜面与水平面的夹角优选为18°，出液口侧斜面与水平面的夹角优选为16°。

[0028] 本实施例还提供一种如图4所示的曲面电解加工循环系统。该系统包括电解池23、粗过滤器22、泵21、精过滤器20、流量计19、主阀26、压力表27、调节阀25、排气系统28、数控

系统17、脉冲电源18、上述的曲面电解加工装置。工件安装在机床工作台的联接座上，阴极

安装在与机床主轴相连的阴极座上。数控系统17与进给系统14相连，脉冲电源18与阴极2相

连，排气系统28为具有排气孔的封闭空间，曲面电解加工装置被围设于所述封闭空间内。电

解池23、粗过滤器22、泵21、精过滤器20、流量计19、主阀26、进液口5、出液口11、压力表27、

调节阀25、电解池23依次设置从而构成电解液的循环流动路径。曲面结构如图5所示，其中

的夹角α优选为10°?18°。

[0029] 图6是流场仿真图，电解液进口压力设为0.8MPa，出口压力设为0.2MPa时，电解液流速分布变化情况，由加工间隙的入口到底部再到出口，流速由小逐渐增大，最大时达

22.8m/s，由于加工区域出口间隙逐渐变大，出口附近流速开始变小。通过流场仿真可知加

工区域的流速逐步先增加，后又逐步减少，加工区域流速没有突变，不存在电解液涡流区，

可保证电解加工的质量，避免工具阴极与工件阳极之间的短路和燃烧。

[0030] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。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，均应包含在本发明的保护范围之内。