[发明专利]一种电化学加工椭球形竹节孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学加工领域，尤其是一种电化学加工椭球形竹节孔的方法。

背景技术

随着社会的进步与科技的发展，在现代航空航天、汽车、机床等制造行业中，对于使用过程中受力受热比较严重的零件，为了减轻由于冷却不彻底带来的零件变形，延长其使用寿命，越来越多的采用非圆异形截面，即横截面不是圆形，而是椭圆、变椭圆、摆线等非圆形状。如现代活塞制造业中普遍采用的异形销孔设计，可以避免在很高的燃烧压力下产生的弹性变形，减轻销孔内侧应力集中的问题，使得活塞获得更好的性能。此外，在航空发动机滚子轴承中采用非圆滚道，可以有效解决高速轻载时滚子的打滑现象，避免对发动机造成破坏性的影响。而这些非圆异形截面零件因为其复杂的形状，加工精度，对制造加工技术提出了很高的要求。

目前，非圆异形截面零件的加工方法大多是通过主轴的回转运动与切削刀具的径向伸缩运动的合成来实现的。但在实际加工方面则存在种种问题，主要是因为在回转镗杆上安装高频响微量进给机构和控制驱动装置存在着安装空间小，实施控制和测量难度高等问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种电化学加工椭球形竹节孔的方法，其是利用通电状态下金属材料发生电化学溶解的原理进行，利用专门设计的工具电极，控制加工时间、加工电压、工具电极的摆动实现小孔径表面椭球形微结构的加工。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电化学加工椭球形竹节孔的方法，所述方法包括以下步骤：

1)工具电极A的制备：

将一光滑圆柱形金属丝或金属管的表面沿圆周方向按等间隔制成环形凹槽，然后在环形凹槽内涂覆绝缘材料并进行固化，形成金属导电部与绝缘部相互间隔的竹节形工具电极A；

2)工具电极B的制备：

将一光滑圆柱形金属丝或金属管的表面沿轴向前后两侧制成相互平行的平面，在轴向左右两侧分别按等间隔制成弧形凹槽，然后在弧形凹槽以及前后两侧平行的平面上涂覆绝缘材料并进行固化，形成前后两侧绝缘、左右两侧的金属导电部与绝缘部相互间隔的工具电极B；其中，工具电极B上的相邻两个弧形凹槽之间的间隔与工具电极A上的相邻两个环形凹槽之间的间距相同，工具电极A上的环形凹槽的上下宽度与工具电极B上的弧形凹槽的上下宽度相同，工具电极B的金属导电部的横截面的半径与工具电极A的金属导电部的横截面的半径相同；

3)圆形竹节孔的加工:

先将工具电极A进给到待加工工件上预先加工好的光孔中，接着将电解液沿着工具电极A与待加工工件上的光孔内壁之间的缝隙自下而上流动，然后将待加工工件接电源正极，工具电极A接电源负极，处于电解液包围的待加工工件与工具电极A的金属导电部之间形成电解加工区，待加工工件表面在电场作用下被去除，形成圆形竹节孔；

4)椭球形竹节孔的加工：

将步骤3)中的工具电极A取出，在圆形竹节孔内插入工具电极B，且工具电极B的金属导电部、绝缘部与工具电极A的金属导电部、绝缘部在轴向方向相对应，同时，工具电极B的前后两侧的绝缘层前后布置；设定电解液的加工电压和通电时间，通过机床主轴带动工具电极B按设定角度沿着圆周方向往复摆动，圆形竹节孔处于电解加工区的内壁面得到二次电解加工，圆形竹节孔逐渐形成椭球形竹节孔，当达到设定的通电时间后，圆形竹节孔完全形成椭球形竹节孔；

其中，工具电极B的沿着圆周方向往复摆动的设定角度为30°～60°。

进一步，所述步骤1)工具电极A的制备中；

将一光滑圆柱形金属丝或金属管的表面沿圆周方向按等间隔涂覆一层绝缘胶，并在紫外光照射下进行固化，然后将其浸入质量浓度为10％NaNO₃的电解液中进行电解腐蚀，将涂覆绝缘胶的圆柱形金属丝或金属管接电源正极，质量浓度为10％NaNO₃电解液中的铁片接电源负极，电解腐蚀达到设定时间后，取出圆柱形金属丝或金属管，从而使得圆柱形金属丝或金属管表面裸露部分的金属材料得到腐蚀呈环形凹槽状，然后将之前涂覆的一层绝缘胶去除形成工具电极A的金属导电部，最后在被腐蚀的环形凹槽内均匀涂覆含15％SiC的光敏树脂并在紫外光照射下进行固化，环形凹槽内的光敏树脂层形成工具电极A的绝缘部，从而制得工具电极A。

进一步，所述步骤2)工具电极B的制备中；