[发明专利]大厚度电解切割矩形截面异形管电极与加工方法

说明书

本发明涉及一种大厚度电解切割矩形截面异形管电极与加工方法，属于电解加工领域。异形管电极横截面形状为近似三角形，有利于电解废液的排出；异形管电极两侧面包裹绝缘层，可减少已加工面的二次腐蚀和过切，提高加工面的平整性；异性管电极加工侧面交错开孔，提高了加工面的平整度；出液孔孔径和方向沿异形电极轴向逐渐变化，改善了各孔出液流量的一致性；管电极内壁装有挡水板，改善异形管电极与出液孔内的流场；异形管电极侧面出液口设置于凹槽之中，可减小被加工表面的凹坑，提高了被加工表面的平整性；该电解切割异形管电极可加工出大厚度的矩形截面凹槽。本发明对加工大厚度工件、提高加工面的平整性有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种大厚度电解切割矩形截面异形管电极与加工方法，属于电解加工领域。

背景技术

钛合金等难加工材料广泛应用于航空航天等领域。由于钛合金本身具有的耐高温、耐腐蚀、高强度等特点，传统机械加工刀具磨损严重，加工工艺复杂，且通常会在已加工表面产生残余应力，形成加工硬化层；此外，某些零件的形状较为复杂，材料去除量，进一步提高了加工的难度。如何提高难加工材料的加工效率和加工质量已成为先进制造领域的研究重点之一。

电解切割利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件切割成形。电解切割不受工件本身强度、硬度等特性的限制，适合加工钛合金等难加工材料；加工过程中无切削力和切削热的影响，不会产生加工变形和残余应力等现象；加工过程中工具电极理论上无损耗，可重复使用。

加工区域电解液充足和流场稳定是电解切割技术的关键。在切割深宽比较大的工件时，电解液的流量相对不足，电解液压力的沿程损失较大，加工间隙狭窄，电解液的流入和流出比较困难且电解液流场混乱，导致加工效率降低，加工表面质量差，容易在加工表面上形成波纹或凹坑。在电极进给过程中，在某些加工区域可能由于缺液使得部分金属未被完全去除，从而发生短路，产生电火花，破坏加工表面和管电极。电极的进给还会使得管电极两侧表面对已加工表面产生二次腐蚀，产生过切，降低加工精度。

因此，保证电解切割加工间隙中电解液流场均匀稳定，提高电解液流量和流场的均匀性，改善加工表面表面质量，减少过切，是电解切割加工大厚度工件时需要解决的重要问题。

发明内容

本发明旨在提高电解切割加工间隙中电解液流场的均匀稳定，改善加工上的波纹和凹槽，降低二次腐蚀，提高加工效率，提出一种加工大厚度矩形截面凹槽的电解切割异形管电极与加工方法。

异形管电极具有一个加工壁和两个侧壁，异形管电极截面形状为近似等腰三角形，其中两侧边为弧形，三个角均为圆角；所述两侧壁覆有绝缘层；所述异形管电极加工壁具有若干列沿管电极轴向排布的圆形出液孔，相邻列出液孔之间交错分布；每列出液孔的孔径和出液孔的朝向符合以下规则：孔径沿管电极轴向从上往下逐渐变化，其变化趋势为先减小后增大，在异形管电极的中下部达到最小；出液孔的朝向逐渐变化，孔径最小的出液孔垂直于电极轴向，其上方出液孔7逐渐下斜且离最小孔越远下斜幅度越大，其下方出液孔逐渐上斜且离最小孔越远上斜幅度越大；所述异形管电极内壁的每个出液孔装有挡水板，挡水板位于出液孔的下方，方向与出液孔的轴向一致，且挡水板上表面与出液孔下沿在一个面上；所述异形管电极1的加工壁上每列出液孔7处开有竖向凹槽，凹槽横截面形状为圆弧。

本发明异形管电极截面形状为近似等腰三角形。该异形截面相比于常规的矩形截面，增大了两侧壁与已加工表面的间距，拓宽了电解废液流出加工区域的流道。根据流体力学相关知识，拓宽流道能够促进电解废液的排出，提高了电解切割的加工效率和加工质量。所述异形管电极的两侧壁覆有绝缘层，通过对异形管电极两侧壁进行绝缘处理，极大地弱化了该区域电场强度，有效抑制了该表面对工件已加工表面的二次腐蚀作用，能够减小过切、提高已加工表面的尺寸精度。