[发明专利]柔性集束群电极射流电解加工方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于低电压、高电解液流速射流电解加工领域，尤其涉及一种柔性集束群电极射流电解加工方法及装置。

背景技术

微结构被广泛应用于航空、航天、汽车、电子、模具、化纤等领域来提高产品的性能。电解加工方法、电射流方法被证明可以进行这些微结构的加工，其中电射流方法是基于在阴极和阳极之间施加高电压(一般为100V-1000V)，电解液由高压隔膜泵压入毛细管喷嘴，充电形成“阴极化”的电液束高速射向阳极工件，使工件上被电解液喷射的材料部分产生阳极溶解而进行加工的方法。电射流加工方法具有加工质量高和综合成本低等特点，在特殊位置和大深径比的微小孔加工领域有较明显的优势。目前，电射流加工中所采用的喷嘴多是由玻璃管拉制而得，这种带有过渡段的玻璃管喷嘴制作特别困难且孔径大小难以控制；对电射流加工进行电场分析，电射流束上的电流密度分布不均，导致加工的小孔定域性不好。电解加工可以基于简单形状的微电极进行微细结构的加工，且加工后工件表面性能良好，在微细加工中发挥着独特的优势，尤其是阵列结构的电解微细加工。然而在电解微细加工中工具电极的制备及尺寸控制在这个加工过程中占据大量的时间；且在阵列结构加工中，加工产物排出困难、堵塞加工通道，加工性能低下等问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种柔性集束群电极射流电解加工方法及装置，提高了射流电解加工的定域性、稳定性、精度和效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种柔性集束群电极射流电解加工方法，将工具电极接电源的负极，工件接电源的正极，工具电极上的柔性电极丝从电射流喷头伸出；低电压高速电解液经由供液管进入电射流喷头的上部电解液腔内，然后经过电射流喷头内分流板分配到各个柔性电极丝上的出液口并从出液口高速流出，参与工具电极与工件之间的电化学反应，同时高速流出的低电压高速电解液包覆在柔性电极丝的外表面上，柔性电极丝在所述高速流出的低电压高速电解液摩擦力作用下被拉直；机床主轴带动电射流喷头和柔性电极丝向工件方向进给，保持工件和工具电极上的柔性电极丝之间一定的加工间隙，高速流出的低电压高速电解液喷射到工件上，实现群孔的加工，获得所需的加工形貌。

一种实现柔性集束群电极射流电解加工方法的装置，包括电射流喷头和电极夹持单元，所述电射流喷头的中部设有安装空腔，所述工具电极固定安装在所述安装空腔内，所述电射流喷头内设有电解液腔，所述电解液腔包括上部电解液腔和下部电解液腔，所述上部电解液腔与所述下部电解液腔之间设有分流板，所述上部电解液腔上设有进液口，所述下部电解液腔的底部设有出液口，所述进液口通过供液管连接溶液槽，所述分流板上设有圆周阵列凹槽状的通孔，所述下部电解液腔通过所述通孔与所述上部电解液腔连通；

所述工具电极包括柔性电极丝和电极夹持单元，所述电极夹持单元包括电极夹块、电极导向接头、电极夹头、六角头螺钉和垫片，所述电极夹块位于所述电极导向接头的上方，所述电极导向接头的底部设有带孔凸台，所述安装空腔的底部设有与所述带孔凸台一一对应的安装孔，所述带孔凸台的下端自上而下依次穿过安装孔、下部电解液腔延伸至出液口内，所述带孔凸台的下端外径小于所述出液口的上端内径，所述电极夹块夹住所述柔性电极丝的上端，所述柔性电极丝的下端自上而下依次穿过电极导向接头、带孔凸台和出液口；

所述电极导向接头的上端外径小于所述电极导向接头的下端外径，所述电极夹头同时套装在所述电极导向接头的上端和电极夹块外，所述电极夹头的左右两侧壁上分别设有耳状凸起，所述安装空腔的左右内壁上分别设有与耳状凸起配合的耳状凹槽，所述耳状凸起可上下的安装在所述耳状凹槽内；

所述六角头螺钉固定在所述电极夹块上，所述六角头螺钉与所述电极夹块之间设有垫片，所述垫片通过导线连接电源的负极。

进一步，所述出液口为漏斗形。

再进一步，所述电射流喷头通过连接螺母连接在机床主轴上，所述安装空腔的上端设有环形台阶，所述连接螺母位于所述电极夹块的上方并顶触在所述环形台阶上。

再进一步，所述带孔凸台、安装孔、出液口、柔性电极丝均同轴设置。

再进一步，所述出液口设置有n×n个，其中n为自然数，所述柔性电极丝的数目小于等于n×n个。

再进一步，所述柔性电极丝为钨丝，所述钨丝的直径小于50μm。

再进一步，所述电极夹块是由两个半圆柱体组成。

更进一步，所述通孔为扇形孔。