[发明专利]多孔金属材料模块管电极电解喷射铣削加工工具与方法

说明书

本发明涉及一种多孔金属材料模块管电极电解喷射铣削加工工具与方法，属于电解加工领域。其特征在于：通过在大直径管电极喷液口处安装多孔金属模块，促使电解液从大直径管电极喷射口处均匀喷出，保证电解加工稳定进行；多孔金属模块分为平面铣削模块、侧面铣削模块、大深宽比切割模块，各模块之间更换方便；该多孔金属材料模块管电极结构简单，结合数控加工技术可实现复杂几何型面的加工。所述的加工装置包括以下组件：管电极、多孔金属材料模块、工控机、电解加工机床、大功率直流电源、电解液循环系统。本发明对促进大直径管电极均匀喷液和加工区域电解液稳定流动，提高电解加工过程的稳定性具有重要意义。

技术领域

本发明的一种多孔金属材料模块管电极电解喷射铣削加工工具与方法，属于电解加工领域。

背景技术

目前，钛合金等难切削材料已经广泛应用于航空航天等领域，这些难切削材料具有耐高温、耐腐蚀、强度高等优良的机械物理性能。当使用传统切削或磨削加工工艺加工钛合金材料时，由于加工过程中刀具磨损严重，需要频繁更换刀具，不仅增加了加工成本，也耗费大量的加工时间。特别加工航空发动机中的叶盘、叶片等具有复杂曲面的零件，不仅需要耗费大量的高质量刀具，还需要长期占用精密的多轴高端机床。除此之外，对于一些薄壁零件，壁厚最薄处只有几百微米，传统切削和磨削加工时切削力或磨削力将导致工件变形。另外，传统切削加工通常会在工件的表面产生残余应力，形成加工硬化层。

在特种加工中广泛使用的激光加工和电火花加工通常会在工件表面产生重铸层，重铸层是熔融材料在零件表面快速冷却形成的淬火铸造组织，内部常含有微裂纹。当零件在恶劣条件下长期工作时，微裂纹会扩大，最终导致整个零件的断裂。

多孔金属是由微小球体（俗称粉末）经高温烧结而成，金属内部各个方向都分布着微细小孔。一般孔径在1um-15um的不锈钢304材料多孔金属孔隙率介于28.7%-30.1%之间。多孔金属具有能量吸收好、比表面积大、比重小等特点，常用于生物医学药物传递和能量传播媒介方面，目前在管电极电解加工中的应用还很少。

管电极喷射电解铣削加工技术，采用管状电极作为加工工具，工具结构比较简单，可以避免常规电解加工中复杂的阴极工具设计，缩短了阴极工具设计制造的时间和成本；在数控系统的控制下，刀具可以加工出复杂的曲面轨迹。另外，如图1所示，当管电极管内径较小时，管内电解液流动均匀，加工区域流场稳定，电解加工可以稳定进行；但是在工程实践中，为了提高加工效率，有时需要使用管内径较大的管电极，而电解液在管内径较大的管电极中容易形成多条紊流，在电解喷射加工过程中各条紊流间隙处容易由于缺液而严重短路，使得加工中断。因此，如何实现大直径管电极内电解液均匀流动是实现高效电解喷射铣削加工需要解决的重要问题。

发明内容

本发明旨在提高大直径管电极内电解液流动的稳定性，改善电解喷射铣削加工区域流场，提出一种多孔金属材料模块管电极电解喷射铣削加工工具与方法。

一种多孔金属材料模块管电极，其特征在于：由管电极和多孔金属材料出液块组成；其中多孔金属材料出液块安装于管电极端部。

利用所述的多孔金属材料模块管电极的电解加工方法，其特征在于：电解加工时，管电极及多孔金属材料出液块在加工过程中高速旋转，在高速旋转离心力的作用下，电解液从多孔金属材料出液块均匀喷出，电解液在加工区域流动均匀。

本发明具有如下优点：

1、管电极底部多孔金属模块可使大直径管电极中紊乱的电解液流场变的均匀，进而保证电解加工过程稳定进行，最终获得较好的加工质量。

2、管电极底部安装的多孔金属模块，可根据加工内容的不同（电解铣削表面、电解铣削侧面、电解切割窄缝，如图3和图4所示）使用不同模块，各模块之间更换方便;