[发明专利]柔性扭制阴极及其电化学抛光复杂内通道方法

说明书

柔性扭制阴极及其电化学抛光复杂内通道方法，属于特种加工技术领域。所述柔性扭制阴极由两根金属丝和多股非导电微细丝扭制而成。非导电微细丝布置在两根金属丝之间，并沿圆周方向均匀分布，实现阴极在工件内通道中径向定位，使阴极和流道内表面保持恒定的加工间隙。非导电微细丝沿内流道轴向非均匀排列，在直流道部位排列稀疏以提高抛光液的通过能力，弯曲位置分布紧密以增加支撑力，防止短路发生。柔性扭制阴极预先布置在工件内流道中，两端通过导电轴和机床主轴固结。机床主轴往复拉动导电轴以实现柔性阴极沿流道轴向往复运动，完成工件弯曲内流道的电化学抛光。这种新颖的扭制阴极柔性好，加工可达性高，结构简单易制作，可实现复杂内流道的电化学抛光。

技术领域

本发明涉及一种蛇状柔性阴极及电化学抛光复杂内流道方法，属于特种加工技术领域。

背景技术

金属增材制造技术以产品性能为导向对复杂结构件进行结构重塑，一体成型。通过点阵结构、蜂窝结构、复杂流道设计等不断优化产品制造方案，实现产品轻量化，降低材料消耗。以GE公司生产的发动机燃油喷嘴为例，传统设计中喷嘴由分别制造的20多个零件通过焊接成为一体，而GE改用增材制造方法后，将零件从20多个减少到3个，重量降低25%，产品强度增加3倍，使用寿命提高5倍，从而使每架飞机成本节约近300万美元。但是增材技术成形零件表面由于黏附粉末、阶梯和球化效应导致表面粗糙，尤其是用于传输流体介质的内流道表面，需光整处理才能满足性能要求。

电化学抛光是金属增材制造零件光整加工工艺之一，具有表面质量好、加工无应力及抛光效率高等优点，但受阴极结构和非接触式工艺特点所限，难以实现复杂内流道的抛光。因此，设计高可达性结构阴极是抛光复杂内流道的迫切需求。

发明内容

为克服现有阴极无法抛光弯曲流道的不足，本发明提出一种柔性扭制阴极及电化学抛光复杂内流道方法。利用两根金属丝和多股非导电微细丝扭制扭制成柔性阴极，提高阴极的加工可达性，电化学抛光复杂内部流道。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性扭制阴极，其特征在于：包括N根从头到尾扭制在一起的金属丝、以及夹在N根金属丝中的若干非导电微细丝；上述非导电微细丝中间被N根金属丝夹紧，两端伸出两根金属丝；多股非导电微细丝的伸出段长度一致以实现金属丝在工件内通道中径向定位，使阴极和内通道内表面保持恒定的加工间隙。

利用所述的柔性扭制阴极的电化学抛光复杂内通道方法，其特征在于包括以下过程：1）将柔性扭制阴极沿着内通道轴线预先置于工件中；2）将柔性扭制阴极通过第一导电轴与第一机床主轴连接，通过第二导电轴与第二机床主轴连接，并调节第一机床主轴和第二机床主轴与工件的相对位置，使第一导电轴和第二导电软轴上有一定的预拉力；3）柔性扭制阴极接电源负极，抛光工件接电源正极；4）打开抛光液供液系统，接通电源，第一机床主轴和第二机床主轴通过第一导电软轴和第二导电软轴拉动柔性工具阴极往复运动，实现弯曲内通道的电化学抛光；5）经过一段时间的抛光加工，当工件流道表面粗糙度达到加工要求时，停止加工。

上述多股非导电微细丝沿内通道轴向非均匀排列，在内通道竖直部位排列稀疏以提高抛光液的通过能力，弯曲位置排列紧密以增加支撑力，防止短路发生。

上述N为2或3。

上述非导电微细丝在弯曲位置的排列紧密程度和内通道上该处的曲率半径有关，其轴向间隔为曲率半径的1/8~1/5。

上述N根金属丝扭制后的直径为内通道直径的1/5~1/2，非导电微细丝与内通道内表面之间的间隙为0.5~2mm。

上述N为2

上述N根金属丝可通过螺旋、编织等方式扭制在一起。

上述非导电微细丝的直径为0.05~0.1mm。