[发明专利]一种表面微坑阵列结构超声平动射流电解加工装置及方法

说明书

本发明专利公开了一种表面微坑阵列结构超声平动射流电解加工装置及方法，具体涉及特种加工工艺的技术领域。包括超声振动发生器和液体分液装置，液体分液装置上设有进液口，液体分液装置内设有液体缓冲层，液体缓冲层上开设有漏液孔，液体分液装置连接有由上至下依次设置的阴极板、绝缘板和阳极工件，阴极板设有第一阵列微孔，阴极板的底部设有双向导流槽，阴极板上还连通有对称设置的导出管，绝缘板上设有多个呈阵列分布的第二阵列微孔。采用本发明技术方案解决了微细电解加工中存在加工定域性差、加工效率低、微结构一致性差的问题，可用于阵列微孔的高质量批量加工。

技术领域

本发明涉及特种加工工艺的技术领域，特别涉及一种表面微坑阵列结构超声平动射流电解加工装置及方法。

背景技术

柴油发动机具有功率大、能耗低、可靠性高等优势，是各类拖拉机、收割机等农用机械的主要动力装置。缸套是柴油发动机燃烧室的关键零件之一，长时间处于高温、高压和润滑不良的工作状态，极易发生磨损失效而引起发动机故障。研究表明，在缸套表面加工阵列微坑等微织构能够起到增强流体动压润滑效应、储存杂质磨粒等作用，有效改善缸套零件的摩擦磨损性能，延长缸套零件的使用寿命。因此，在缸套表面加工出尺寸可控、一致性好的微坑阵列结构，对提升柴油机的工作性能、降低其使用和维护成本具有重要的工程实用价值。

目前，微织构的加工方法主要有机械加工、激光加工、电解加工及复合加工技术等。其中，电解加工利用电化学阳极溶解原理以离子形式去除材料，具有工具无损耗、无切削力、加工表面完整性好等优势，在微细加工领域展现出广阔的应用潜力。但是，微细电解加工还存在如加工定域性差、加工效率低、微结构一致性差等问题。

发明内容

本发明意在提供一种表面微坑阵列结构超声平动射流电解加工装置及方法，解决了微细电解加工中存在加工定域性差、加工效率低、微结构一致性差的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种表面微坑阵列结构超声平动射流电解加工装置，包括设置在机床主轴上的超声振动发生器和位于超声振动发生器下方的液体分液装置，所述液体分液装置为内部中空且底部开口的箱体，所述液体分液装置上设有进液口，所述液体分液装置内设有液体缓冲层，所述液体缓冲层上开设有多个漏液孔，所述液体分液装置连接有由上至下依次设置的阴极板、绝缘板和阳极工件，所述阴极板设有多个呈阵列分布的第一阵列微孔，所述阴极板的底部设有多个位于第一阵列微孔横向和纵向上的双向导流槽，所有的所述双向导流槽将所有的第一阵列微孔相互连通，所述阴极板上还连通有对称设置的导出管，所述绝缘板上设有多个呈阵列分布的第二阵列微孔，所述阳极工件与阴极板之间电连接有电源，所述阳极工件上加工出目标阵列微孔。

进一步的，所述液体分液装置与阴极板之间设有密封垫圈，所述密封垫圈上开有与螺栓相配合的第一光孔。

进一步的，所述阴极板的底部还设有包覆在导流槽外的O型环槽，所述O型环槽上分别设有与对应导出管连通的对称导出孔，所述O型环槽内对称卡合有O型密封圈，两个所述O型密封圈之间留有与对称导出孔宽度相同的间隙。

进一步的，所述液体分液装置、阴极板、螺栓、垫圈为不锈钢材质；所述密封垫圈、O型密封圈材质为橡胶。

进一步的，所述导出管通过焊接方法与阴极板成45°角连接，所述导出管的材质为不锈钢，所述导出管的内孔直径Φ≤d₁，其中d₁为对称导出孔的直径。

进一步的，所述阴极板与绝缘板保持一定压力接触，该压力范围在1kN-10kN且应满足下列公式：

F＝KΔd₂₂，Δd₂∈[0.1d₂,0.5d₂]

其中，K为O型密封圈的弹性系数，d₂为O型密封圈的直径，Δd₂为O型密封圈的直径方向形变量。