阅读说明：本技术 一种针对可达性差复杂内壁结构的电解加工工具 (Electrochemical machining tool for complex inner wall structure with poor accessibility ) 是由 张聚臣 李兴林 陈顺华 许吉敏 张克旭 付宇帆 胡士林 杨秀军 葛灵宇 常伟杰 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种针对可达性差复杂内壁加工成形的电解加工工具,属于电解加工领域。包括阴极机构、形变机构和连接机构；阴极机构包括阴极本体,其工作面上均布设有电解液出口；形变机构包括变形杆和两端密封的软管,变形杆同轴设于密封软管内,变形杆的材料为形状记忆合金；软管的一端连通着阴极本体及电解液管道,另一端连通着进液管及第一连接杆；加工操作分三个阶段：1.向形变机构内通入高温电解液,变形杆呈伸直状态,进入被加工件的内腔；2.通入常温电解液,变形杆呈弯曲状态,阴极本体到达待加工区域,进行加工；3.通入高温电解液,变形杆伸直后退出加工区域。本发明适用于可达性差复杂内壁的工件的加工、变形控制简单有效、加工效率高。(The invention discloses an electrochemical machining tool for machining and forming a complex inner wall with poor accessibility, and belongs to the field of electrochemical machining. Comprises a cathode mechanism, a deformation mechanism and a connecting mechanism; the cathode mechanism comprises a cathode body, and electrolyte outlets are uniformly distributed on the working surface of the cathode body; the deformation mechanism comprises a deformation rod and a hose with two sealed ends, the deformation rod is coaxially arranged in the sealed hose, and the deformation rod is made of shape memory alloy; one end of the hose is communicated with the cathode body and the electrolyte pipeline, and the other end of the hose is communicated with the liquid inlet pipe and the first connecting rod; the processing operation is divided into three stages: 1. introducing high-temperature electrolyte into the deformation mechanism, and enabling the deformation rod to be in a stretched state and enter an inner cavity of a processed workpiece; 2. introducing normal-temperature electrolyte, enabling the deformation rod to be in a bending state, and enabling the cathode body to reach an area to be processed for processing; 3. and introducing high-temperature electrolyte, straightening the deformed rod and withdrawing the deformed rod out of the processing area. The invention is suitable for processing the workpiece with the complex inner wall with poor accessibility, and has simple and effective deformation control and high processing efficiency.)

一种针对可达性差复杂内壁结构的电解加工工具

技术领域

本发明属于电解加工技术领域，具体涉及一种针对可达性差复杂内壁结构的电解加工工具。

背景技术

电解加工是一种利用金属在电解液中的电化学阳极溶解原理将工件加工成形的现代加工方法，为非接触式加工。该方法由于具有加工范围广、加工效率高、加工表面质量好、工具无损耗、不存在机械切削力、一次性成形以及可获得复杂几何形状的优点，现已成为机械制造业中的一种具有特殊作用的加工方法。

二十一世纪随着制造业的发展，机械领域对于工件的材料和结构有了更高层次的要求，大量高硬度、高强度的难加工金属材料开始得到应用，越来越多产品采用性能优异的复杂结构。材料和结构的改善提高了产品的性能，但同时也为机械制造业带来极大的挑战。首先是材料的难加工性对于传统的加工方法提出了很大的挑战，由于材料的高硬度使得普通刀具无法进行加工，而电解加工具有不受材料硬度影响、工件加工表面质量好，不存在切削力等特点，特别适合难加工材料的加工。

其次对于某些复杂零件（如广泛应用于航空航天领域的整体构件），其内部结构错综复杂，通道狭窄扭曲，刀具加工可达性差，且工件材料难切削。现有的针对可达性差复杂内壁的加工方法主要有：电火花加工，多轴联动加工，增材制造技术等。电火花加工能够对可达性差的复杂壁面进行加工，但是存在着电火花加工的时间长效率低下，电极制造难且加工精度不易控制等不足；多轴联动加工具有加工精度高、缩短生产过程链，简化生产管理的特点，但是多轴联动加工数控编程抽象、操作困难，刀具半径补偿困难，机床结构复杂且成本高，仍然存在加工可达性不足的缺点；增材制造技术制造出任意复杂形状的零件，但该技术加工出的工件表面质量差，精度较低。因此，迫切需要一种新的针对可达性差复杂内壁加工装置。

为了实现电解加工工具阴极到达可达性较差的复杂内壁位置进行加工，本发明提供一种针对可达性差复杂内壁结构的电解加工工具。

一种针对可达性差复杂内壁结构的电解加工工具包括阴极机构4、形变机构3和连接机构2；

所述阴极机构4包括具有空心腔体的阴极本体43，阴极本体43的工作面42上均布设有电解液出口42；

所述形变机构3包括变形杆31和两端密封的软管32，变形杆31同轴固定设于密封软管32内，变形杆31的材料为形状记忆合金；软管32的一端和阴极本体43之间通过两根以上的连通管连通；软管32的另一端连通设有两根以上的进液管37；

准备加工阶段，将高温电解液通入形变机构的软管32内，变形杆31呈高温相伸直状态，使电解加工工具进入被加工件的内腔；

加工阶段，向形变机构的软管32内通入常温电解液，电解液通过软管32导入阴极本体43内，变形杆31呈低温相弯曲状态，阴极本体43到达待加工区域，按设定的加工间隙进行加工；

加工结束，向形变机构的软管32内通入高温电解液，变形杆31呈伸直状态退出加工区域。

进一步限定的技术方案如下：

阴极本体43的工作面42上均布设有若干水平窄缝状的电解液出口42。

所述电解液出口42的缝宽为1～2mm，缝长为10～12mm。

所述阴极本体43为空心的立方体，一侧面为工作面42，工作面42的形状与被加工件的待加工面形状吻合；相对的另一侧面连通着两根以上的连通管。

所述软管32的一端设有上端盖33，软管32的另一端设有下端盖34，使软管32形成两端密封的软管；下端盖34外侧中部通过第二连接杆22固定连接着阴极本体43，上端盖33外侧中部连接第一连接杆21的一端。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1、本发明的电解加工工具能够到达常规加工刀具难以到达的复杂内壁区域进行加工，大幅度提升加工工具的加工可达性。本发明电解加工工具采用具有双程记忆效应的形状记忆合金作为变形杆，通过温度控制变形，使工具阴极能够到达可达性差复杂内壁区域完成电解加工成形。

2、本发明的电解加工工具控制简单快捷有效。本发明的电解加工工具是通过变形杆的温度改变而发生形变，本发明通过控制电解液温度即可改变变形杆的温度时其呈现不同温度相而发生形变，且通入高温电解液时不进行加工，不与电解加工中必须在常温电解液环境中进行的原则，从而实现控制简单快捷有效。

3、本发明的电解加工工具对于可达性差复杂内壁的加工具有较高的加工效率良好的表面成型规律。一方面，本发明为电解加工工具，由于电解加工技术本身具有效率高、一次性成形等特点，使得本发明电解加工工具具有较高的加工效率。另一方面，本发明电解加工工具的工具阴极为中空薄壁结构的成形阴极，工具阴极的前端面根据加工壁面的复杂型面设计而成，且前端面上的一系列窄缝电解液出口能够将工具阴极前端面的复杂形状“复制”到工件上，使得本发明具有良好的表面成型规律。

4、相较于现有的可达性差复杂壁面的加工方法，本发明均具备装置结构简单、加工范围广，几乎可以加工所有的导电材料，并且不受材料的强度、硬度的限制，无机械切削力、加工表面质量好的优势。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明结构剖视图。

图3是本发明用于加工环形槽的使用状态图。

图4是本发明用于加工环形槽的加工流程图。

图5是本发明用于加工变截面管道盲孔的使用状态图。

图6是本发明用于加工变截面管道盲孔的加工流程图。

上图中序号说明：进给机构1、连接机构2、第一连接杆21、第二连接管22、形变机构3、变形杆31、软管32、上端盖33、下端盖34、喉箍35、进液管37、管接头38、阴极机构4、工作面41、电解液出口42、阴极本体43、被加工件5、电解液温控装置6。

具体实施方案

下面结合附图，通过

具体实施方式

对本发明做如下详细介绍。

实施例1

参见图3，一种针对可达性差复杂内壁结构的电解加工工具包括阴极机构4、形变机构3和连接机构2。

参见图1和图2，阴极机构4包括具有空心腔体的阴极本体43，阴极本体43为空心的立方体，一侧面为工作面41，工作面41的形状与被加工件的待加工面形状吻合。阴极本体43的工作面41上均布开设有若干水平窄缝状的电解液出口42。电解液出口42的缝宽为1mm，缝长为10mm。

参见图2，形变机构3包括变形杆31和两端密封的软管32，变形杆31同轴固定安装于密封软管32内，变形杆31的材料为形状记忆合金。软管32的一端固定安装有上端盖33，软管32的另一端固定安装有下端盖34，使软管32形成两端密封的软管。下端盖34外侧中部通过第二连接杆22固定连接着阴极本体43，上端盖33外侧中部连接着第一连接杆21的一端。软管的上端盖33和阴极本体43之间通过四根连通管连通；软管32的下端盖通过管接头38连通着四根进液管37。

参见图3，被加工件为夹壁管（发动机机匣），使用本发明电解加工工具电解加工夹壁内部表面（发动机机匣）的凹环槽。

参见图4，具体加工操作步骤如下：

步骤一，将本发明电解加工工具通过上端盖32中部的螺纹固定连接于第一连接杆21下端，第一连接杆21上端连接进给系统1的主轴，第一连接杆21通过电源夹连接电解加工电源负极。

步骤二，将被加工件5安装于工作台上，被加工件5连接电解加工电源正极。

步骤三，通入温度70℃的电解液，形变机构3呈伸直状态，进给系统1做进给运动带动电解加工工具进入被加工件5可达性差的复杂内壁区域；随后通入温度25℃的常温电解液，形变机构3呈弯曲状态，工具阴极4到达初始加工位置，调整加工间隙。

步骤四，持续供给温度25℃的常温电解液，接通电解加工电源，电解加工工具在进给系统1带动下做进给运动，进行电解加工。

步骤五，当凹环槽加工结束，断开电解加工电源，通入温度70℃的高温电解液，形变机构3呈高温相伸直状态，进给系统带动电解加工工具退出加工区，停止供给电解液，完成可达性差复杂内壁的一次性成形加工。

实施例2

参见图5，被加工件5为变截面管道，使用本发明电解加工工具在变截面管道的内壁上加工盲孔。

参见图6，具体操作步骤如下：

步骤一，将本发明电解加工工具通过上端盖32中部的螺纹固定连接于第一连接杆21下端，第一连接杆21上端连接进给系统1的主轴，第一连接杆21通过电源夹连接电解加工电源负极。

步骤二，将被加工件5安装于工作台上，被加工件5连接电解加工电源正极。

步骤三，通入温度70℃的电解液，形变机构3呈伸直状态，进给系统1做进给运动带动电解加工工具由被加工件5的狭小入口处进入被加工件内部区域；随后通入温度25℃的常温电解液，形变机构3呈弯曲状态，工具阴极4到达初始加工位置，调整加工间隙。

步骤四，持续供给温度25℃的常温电解液，接通电解加工电源，电解加工工具在进给系统1带动下做进给运动，进行电解加工。

步骤五，当变截面管道内壁上的盲孔加工结束，断开电解加工电源，通入温度70℃的电解液，形变机构3呈高温相伸直状态，进给系统带动电解加工工具退出加工区，停止供给电解液，完成可达性差内壁上盲孔的一次性成形加工。