[发明专利]大口径深混合膛线复式阴极及其设计方法

说明书

技术领域

本发明属于机械领域，主要涉及加工大口径深孔变螺距内螺旋线（如大口径炮管变缠角混合膛线）的电解加工切削刀具——阴极，具体涉及一种大口径深混合膛线复式阴极及其设计方法。

背景技术

目前，对中小口径深孔内螺旋线（如中小口径炮管膛线）的加工，传统的机械拉削基本已被电解加工取代，自二十世纪五十年代应用于生产的膛线电解加工一直均按以下模式进行：阴极前引导定位，电解液从拉杆进，沿阴极工作齿小端的小孔喷出至加工区（加工间隙），从大端后引导表面流出，即采用拉式正流。所采用的阴极结构是这样的：包括阴极体，前引导，工作齿，后引导和后堵头，所述阴极体的直径由前到后递增，所述工作齿位于阴极体的中部且与其为一体结构，所述前引导和后引导分别与阴极体压配合，用环氧树脂固紧。

使用时，由于电解液在加工间隙的流动方向与拉杆牵引阴极运动的方向相反，逆流的结果使机床所受轴向力较大，当应用于加工大口径深混合膛线或其他大型深孔内螺旋线时，更显得机床刚性不足；并且，电解液从工作齿小端流向大端，加工间隙流场呈发散形，加工稳定性不够好，工件表面质量和精度受到一定影响，同时在使用过程中，工作齿局部烧伤时，轻者可锡焊修补，但严重烧伤将导致整个阴极报废，造成生产成本很高。

为解决上述问题，曾试验采用后引导定位，即由后引导与加工好的零件孔定位，工作齿的大小端调头，拉杆推阴极运动，拉杆变成推杆，电解液从推杆进，经阴极工作齿大端的小孔喷入加工间隙，从小端的小孔经后引导表面排走，即推式倒流，该方法的优点是加工区流场为收敛形，机床受力小，但是后引导与零件孔的配合公差小，加工温升引起后引导绝缘材料热膨胀影响阴极运动，推着阴极运动受力大，推杆易变形，对深管内螺纹长时间加工不可行，只适用于短花键或浅花键加工。

也有人提出仍用前引导定位，工作齿的大小端方向不变，拉杆牵引阴极运动，在阴极尾部接管子进电解液，经阴极工作齿大端的小孔喷入加工区，从小端的小孔流入拉杆排走，即拉式倒流。但是每加工一根，需要拆装阴极尾部的管子一次，才能把工件取下来，零件和阴极的装卸都麻烦，无论是深、浅花键或螺纹实际生产都不可行。

基于上述的原因，对大口径深混合膛线采用电解加工的困难较大，目前尚沿用机械拉削。由于线槽深，缠角变化大，材料硬度高，每拉一刀只能拉0.01mm深，几十条螺旋线需分组拉削，不仅加工效率低，表面质量差，刀具磨损严重，国内刀具寿命低，进口刀具价格高，每根螺旋线（膛线）需要几百次才能成型，每组刀具仅能加工4～5根炮管，拉刀的成本高，随着材料硬度的进一步提高，新产品线型的加深，将使拉削无法进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种大口径深混合膛线复式阴极及其设计方法，以克服现有技术存在的因无法对大口径深混合膛线采用电解加工而造成的效率和成本高的问题。

为克服现有技术存在的问题，本发明所采用的技术方案是：一种大口径深混合膛线复式阴极的设计方法：改变加工间隙流场的发散和电解液流方向，使它们与拉杆运动方向相顺，即能使从拉杆进入阴极的电解液在阴极内换向后从工作齿大端流入加工间隙到小端，再流入阴极沿内嵌于工作齿和后引导的小孔从阴极尾部流出，流出的电解液即通过炮管进入机床尾座的回流管，自动流回电解液池。

一种基于上述方法制造的大口径深混合膛线复式阴极，包括阴极体12，前锁紧螺母11，前引导9，锁齿螺母8，工作齿7，后引导2和分液换向盘塞1，其特殊之处在于：

所述工作齿7的外轮廓为锥形，其上铣制有锲形齿条，工作齿7的内孔为锥孔，工作齿7外圆与内孔之间与轴线平行开有32个泄流小孔甲6，所述阴极体12在与工作齿7配合的一段为与之锥孔相配的锥体；工作齿7、锁齿螺母8、前引导9、前锁紧螺母11依次从阴极体12的小头套于阴极体12，工作齿7以锥面与阴极体12紧密配合，锁齿螺母8与阴极体12螺纹联接并锁紧工作齿7；前锁紧螺母11与阴极体12螺纹联接并锁紧前引导9；后引导2从阴极体大头套于阴极体12，分液换向盘塞1与阴极体12螺纹联接并顶紧后引导2；

所述后引导2的内外轮廓之间，与轴线呈60゜斜向开有32个供液小孔4，与轴线平行开有与泄流小孔甲6位置对应的32个泄流小孔乙5，二者交错相间均匀排布，后引导2的前半段尺寸与工作齿的大端尺寸相同，32个供液小孔4的出口在该段齿的齿面上，后引导2的后半段齿高度和宽度尺寸比前段大0.5mm, 开有32个方形小槽，其内设置有橡皮塞3；