一种带状工件群槽结构连续电解加工装置
阅读说明：本技术 一种带状工件群槽结构连续电解加工装置 (Continuous electrolytic machining device of strip-shaped workpiece group groove structure ) 是由 房晓龙 朱荻 唐成 敖帅 周忠启 于 2020-11-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种带状工件群槽结构连续电解加工装置,该装置包括：电解加工箱、带状工件传输系统、工具阴极模块、加工电源和电解液循环系统。带状工件传输系统通过支架设置在电解加工箱内；电解液循环系统的输出管路穿过电解加工箱与工具阴极模块的电解液输入端口连接,电解加工箱电解液输出端口与电解液循环系统的回收管路连接；电解液循环系统向工具阴极模块输送电解液,并回收电解加工后的电解液；工具阴极模块设置在带状工件传输系统的传输路径上,并固定在所述支架上,工具阴极模块与加工电源的负极连接,带状工件与加工电源的正极连接；工具阴极模块对带状工件传输系统上传输的带状工件进行电解加工。本装置实现了带状工件群槽结构的连续加工。(The invention provides a continuous electrolytic machining device of a strip workpiece group groove structure, which comprises: the device comprises an electrolytic processing box, a strip-shaped workpiece conveying system, a tool cathode module, a processing power supply and an electrolyte circulating system. The strip-shaped workpiece transmission system is arranged in the electrolytic machining box through a bracket; an output pipeline of the electrolyte circulating system passes through the electrolytic machining box and is connected with an electrolyte input port of the tool cathode module, and an electrolyte output port of the electrolytic machining box is connected with a recovery pipeline of the electrolyte circulating system; the electrolyte circulating system conveys electrolyte to the tool cathode module and recovers the electrolyte after electrolytic machining; the tool cathode module is arranged on a transmission path of the strip-shaped workpiece transmission system and is fixed on the bracket, the tool cathode module is connected with the negative pole of the processing power supply, and the strip-shaped workpiece is connected with the positive pole of the processing power supply; the tool cathode module electrolytically processes the strip-shaped workpiece transported on the strip-shaped workpiece transport system. The device realizes the continuous processing of the group groove structure of the strip-shaped workpiece.)
技术领域
本发明涉及电解加工技术领域，特别是涉及一种带状工件群槽结构连续电解加工装置。
背景技术
为了满足特殊使用要求，金属群槽结构零件常采用钛合金、高温合金、不锈钢等难加工材料。
研究人员提出了多种工艺方法来提高群槽结构的加工质量、加工效率。塑性成形是群槽结构的常用加工方法，但由于难加工材料屈服应力较高，塑性成形工艺存在着成形力大、模具磨损大、工件残余应力大、金属薄板材易变形等问题。微细铣削是群槽结构的又一种加工方法，但对于难加工材料薄壁群槽结构，微细铣削仍存在板材易变形、加工应力、刀具磨损、加工毛刺不可避免、加工效率低等问题。研究人员还采用微细电火花加工、激光加工、化学刻蚀等工艺加工群槽结构。电火花加工、激光加工利用热能蚀除工件，薄壁零件受热易变形；电火花加工速度慢，工具电极损耗严重；激光加工存在残留熔融物遇冷凝固形成的“翻边”，通常需要采用二次光整加工工艺去除。化学刻蚀加工对于群槽的精度控制能力差，因此，难加工材料群槽结构的高效高品质加工已经成为迫切需要解决的问题。
电解加工通过电化学溶解反应以离子形式去除材料，加工过程不存在宏观机械作用力，不存在残余应力，工具无损耗，表面质量好，无重铸层等缺陷，特别适合材料难加工材料的精密微细加工。近年来，研究人员特别关注电解加工技术，期望利用其独特的加工原理和特性解决难加工材料微槽结构的制造难题，提出了以下几种电解加工方法：采用块状成形电极拷贝式电解加工微流道，模拟该加工方式下微流道的成型过程，加工出表面宽450微米、底面宽340微米、深65微米的微群槽流道；采用伸缩梳状封液结构的成形工具电极拷贝式加工群槽结构；采用棒状电极电解铣削微槽结构。采用电解转印工艺加工出微流道；蛇形微槽的电化学掩膜刻蚀电场的有限元分析，研究加工参数对槽宽度与深度的影响；采用射流电化学加工技术在圆柱曲面表面加工出微沟槽；采用电液束技术扫描加工出带有微群槽结构的微反应器。上述几种电解加工方法主要用于刚性金属板群槽结构的加工，用于金属带材表面连续群槽的加工存在限制。
综上所述，电解加工十分适合难加工材料群槽结构的加工，但加工效率、柔性带状零件加工，工艺适应性等离生产应用还有差距。
发明内容
本发明的目的是提供一种带状工件群槽结构连续电解加工装置，以实现带状工件的连续电解加工。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种带状工件群槽结构连续电解加工装置，所述带状工件群槽连续电解加工装置包括：
电解加工箱、带状工件传输系统、工具阴极模块、加工电源和电解液循环系统；
所述带状工件传输系统通过支架设置在所述电解加工箱内，所述带状工件传输系统用于输送带状工件；
所述电解液循环系统的输出管路穿过所述电解加工箱与所述工具阴极模块的电解液输入端口连接，所述电解加工箱的电解液输出端口与所述电解液循环系统的回收管路连接；所述电解液循环系统用于向工具阴极模块输送电解液，并回收电解加工后的电解液；
所述工具阴极模块设置在所述带状工件传输系统的传输路径上，并固定在所述支架上，所述工具阴极模块与所述加工电源的负极连接，所述带状工件与所述加工电源的正极连接；所述工具阴极模块用于对带状工件传输系统上传输的带状工件进行电解加工。
可选地，所述带状工件传输系统包括：
送料筒、送料端主动轮、送料端压紧轮、张紧轮、收料端主动轮、收料端压紧轮和收料筒；
所述送料筒、所述送料端主动轮、所述张紧轮、所述收料端主动轮和所述收料筒沿所述带状工件的传输方向依次设置在所述支架上；
所述送料端压紧轮和所述收料端压紧轮分别与所述送料端主动轮和所述收料端主动轮对应设置；
工作时，所述带状工件一端缠绕在所述送料筒上，另一端带着所述带状工件沿所述送料端主动轮、所述张紧轮和所述收料端主动轮放置在传输路径上，并将另一端固定在所述收料筒上，并通过所述送料端压紧轮将所述带状工件压紧在所述送料端主动轮上，通过所述收料端压紧轮将所述带状工件压紧在所述收料端主动轮上。
可选地，所述带状工件群槽连续电解加工装置还包括：伺服控制器和两个伺服减速电机；
所述伺服控制器的输出端分别与两个所述伺服减速电机的驱动端连接；
两个所述伺服减速电机的输出轴分别与所述送料端主动轮和所述收料端主动轮轴连接。
可选地，所述带状工件群槽结构连续电解加工装置还包括：限位框组件；
所述限位框组件包括两个限位框；
两个所述限位框分别设置在位于所述工具阴极模块的两侧的传输路径上，工作时，所述带状工件穿过两个所述限位框，两个所述限位框用于对位于两个所述限位框之间的带状工件进行固定。
可选地，所述工具阴极模块包括：
阴极喷嘴、紧固螺钉和图案加工模板；
所述图案加工模板和所述阴极喷嘴通过所述紧固螺钉固定；
所述阴极喷嘴的电解液输入端口与所述电解液循环系统的输出管路连接；
所述图案加工模板固定在所述支架上。
可选地，所述电解液循环系统包括：电解液储液箱、过滤器、压力泵、压力表、输出管路和回收管路；
所述电解液储液箱通过所述输出管路与所述工具阴极模块的输入端连接；
所述过滤器、所述压力泵和所述压力表沿电解液输送方向依次设置在所述输出管路上；
所述电解液储液箱通过回收管路与所述电解加工箱连接，所述电解加工箱的设置位置高于所述电解液储液箱。
可选地，所述电解液循环系统还包括：单向阀、第一均衡调节管路和第二均衡调节管路；
所述单向阀的输入端口通过所述第一均衡调节管路与位于所述压力泵和所述压力表之间的输出管路连接；
所述单向阀的输出端口通过所述第二均衡调节管路与所述电解液储液箱连接；
所述均衡调节管路的输入端与所述压力泵和所述压力表之间的所述输出管路连接，所述均衡调节管路的输出端插入所述电解液储液箱。
可选地，当单面加工时，
所述工具阴极模块的数量为1个或多个，1个或多个所述工具阴极模块设置于带状工件的同一侧。
可选地，当双面加工时，
所述工具阴极模块的数量为1对或多对，每一对中的两个所述工具阴极模块设置于带状工件的两侧。
可选地，所述图案加工模板的图案形状为圆形、椭圆形或方形。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种群槽结构连续电解加工装置，该装置包括：电解加工箱、带状工件传输系统、工具阴极模块、加工电源和电解液循环系统。所述带状工件传输系统通过支架设置在电解加工箱内；所述电解液循环系统的输出管路穿过所述电解加工箱与所述工具阴极模块的电解液输入端口连接，所述电解加工箱电解液输出端口与所述电解液循环系统的回收管路连接；所述电解液循环系统向工具阴极模块输送电解液，并回收电解加工后的电解液；所述工具阴极模块设置在所述带状工件传输系统的传输路径上，并固定在所述支架上，所述工具阴极模块与所述加工电源的负极连接，所述带状工件与所述加工电源的正极连接；所述工具阴极模块对带状工件传输系统上传输的带状工件进行电解加工。本装置可以实现带状工件群槽结构的连续加工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的带状工件群槽结构连续电解加工装置部分示意图；
图2为本发明提供的带状工件群槽结构单面连续电解加工原理示意图；
图3为本发明提供的带状工件群槽结构双面连续电解加工原理示意图；
图4为本发明提供的多组工具系统带状工件群槽结构双面连续电解加工原理示意图；
图5为本发明提供的带状工件群槽结构连续电解加工装置示意图。
符号说明：
1—阴极喷嘴，2—图案加工模板，3—收料端主动轮，4—收料端压紧轮，5—加工电源，6—带状工件，7—张紧轮，8—电解液，9—限位框，10—送料筒，11—收料筒，12—电解液储液箱，13—过滤器，14—压力泵，15—单向阀，16—压力表，17—带状工件传输系统，18—电解加工箱，19—伺服减速电机，20—固定底座，21—送料端主动轮，22—送料端压紧轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种带状工件群槽结构连续电解加工装置，以实现带状工件的连续电解加工。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种带状工件群槽结构连续电解加工装置，所述带状工件群槽结构连续电解加工装置包括：电解加工箱18、带状工件传输系统17、工具阴极模块、加工电源5和电解液循环系统；所述带状工件传输系统17通过支架设置在电解加工箱18内，所述电解加工箱18放置在固定底座20上。所述带状工件传输系统17用于输送带状工件6；所述电解液循环系统的输出管路穿过所述电解加工箱18与所述工具阴极模块的电解液8输入端口连接，所述电解加工箱18的电解液输出端口与所述电解液循环系统的回收管路连接；所述电解液循环系统用于向工具阴极模块输送电解液8，并回收电解加工后的电解液8；所述工具阴极模块设置在所述带状工件传输系统17的传输路径上，并固定在所述支架上，所述工具阴极模块与所述加工电源5的负极连接，所述带状工件6与所述加工电源5的正极连接；所述工具阴极模块用于对带状工件传输系统17上传输的带状工件6进行电解加工。
所述带状工件传输系统17包括：送料筒10、送料端主动轮21、送料端压紧轮22、张紧轮7、收料端主动轮3、收料端压紧轮4和收料筒11；所述送料筒10、所述送料端主动轮21、所述张紧轮7、所述收料端主动轮3和所述收料筒11沿带状工件6的传输方向依次设置在支架上；所述送料端压紧轮22和收料端压紧轮4分别与所述送料端主动轮21和收料端主动轮3对应设置；工作时，所述带状工件6一端缠绕在所述送料筒10上，另一端带着所述带状工件6沿所述送料端主动轮21、所述张紧轮7和所述收料端主动轮3放置在传输路径上，并将另一端固定在所述收料筒11上，并通过所述送料端压紧轮22将带状工件压紧在所述送料端主动轮21上，通过所述收料端压紧轮4将带状工件6压紧在所述收料端主动轮3上。
所述带状工件6连续电解加工装置还包括伺服控制器和两个伺服减速电机19，所述伺服控制器的输出端分别与两个所述伺服减速电机19的驱动端连接；两个所述伺服减速电机19的输出轴分别与送料端主动轮21和收料端主动轮3轴连接。
所述带状工件6连续电解加工装置还包括限位框组件，所述限位框组件包括两个限位框9；两个限位框9分别设置在位于所述工具阴极模块的两侧的传输路径上，工作时，带状工件6穿过两个所述限位框9，两个所述限位框9用于对位于两个所述限位框9之间的带状工件6进行固定。
所述工具阴极模块包括：阴极喷嘴1、紧固螺钉、图案加工模板2和压紧感应装置(图1-5中未示出)；所述图案加工模板2和所述阴极喷嘴1通过所述紧固螺钉固定；所述阴极喷嘴1的电解液输入端口与所述电解液循环系统的输出管路连接；所述图案加工模板2固定在所述支架上；压紧感应装置检测图案加工模板2与加工区带状工件6的压紧程度，根据检测结果工作人员对图案加工模板2进行调节。
所述图案加工模板2的图案形状为圆形、椭圆形或方形。
所述电解液循环系统包括：电解液储液箱12、过滤器13、压力泵14、压力表16、输出管路和回收管路；所述电解液储液箱12通过所述输出管路与所述工具阴极模块的输入端连接；所述过滤器13、所述压力泵14和所述压力表16沿电解液8输送方向依次设置在所述输出管路上；所述电解液储液箱12通过回收管路与所述电解加工箱18连接，所述电解加工箱18的设置位置高于所述电解液储液箱12。所述压力表16检测压力泵14的压力，并显示检测到的压力，工作人员根据检测到的压力对压力泵14进行调节。
所述电解液循环系统还包括单向阀15、第一均衡调节管路和第二均衡调节管路；所述单向阀的输入端口通过所述第一均衡调节管路与位于所述压力泵和所述压力表之间的输出管路连接；所述单向阀的输出端口通过所述第二均衡调节管路与所述电解液储液箱连接；所述均衡调节管路的输入端与所述压力泵和所述压力表16之间的所述输出管路连接，所述均衡调节管路的输出端插入电解液储液箱12；工作时，所述单向阀15用于回收从所述压力泵14出来的多余的电解液8。
如图1所示，加工时，首先将带状工件6一端绕制在送料筒10上，带状工件6的端部依次绕送料端主动轮21和收料端主动轮3，并固定在收料筒11上，之间穿过若干限位框9和若干张紧轮7，使得加工区带状工件6保持竖直张紧状态。根据带状工件群槽结构的加工方式、表面形貌，加工速度选择对应工具阴极模块，完成工具阴极模块的安装、固定、压紧。工具阴极模块接加工电源5负极，带状工件6接加工电源5正极，电解液8从阴极喷嘴1进入，从图案加工模板2喷出，电解液8对准加工区带状工件6，送料端主动轮21和收料端主动轮3连续转动，带动带状工件6连续传输，完成带状工件群槽结构连续电解加工。
当单面加工时，所述工具阴极模块的数量为1个或多个，1个或多个所述工具阴极模块设置于带状工件6的同一侧。
参考图1、图2和图5，选择对应工具阴极模块进行带状工件群槽结构单面连续电解加工时，首先将带状工件6一端绕制在送料筒10上，带状工件6的端部依次绕送料端主动轮21和收料端主动轮3，并固定在收料筒11上，之间穿过若干限位框9和若干张紧轮7，使得加工区带状工件6保持竖直张紧状态。根据带状工件群槽结构的表面形貌选择对应的图案加工模板2，图案加工模板2紧贴固定在阴极喷嘴1上；将工具阴极模块安装、固定在电解加工箱18上。对刀时，调整工具阴极模块与带状工件6的相对位置，使得工具阴极模块压紧在带状工件6一侧，图案加工模板2的图案对应于带状工件群槽的位置；加工开始时，工具阴极模块接加工电源5负极，带状工件6接加工电源5正极，启动压力泵14，将电解液8以恒定压力输送到阴极喷嘴1，经过图案加工模板2，对准带状工件6加工区进行冲液，加工电源5输出电压；伺服控制系统控制送料端主动轮21和收料端主动轮3连续转动，带动带状工件6连续运输，在带状工件6表面加工出群槽结构，实现群槽结构单面连续电解加工。
当双面加工时，所述工具阴极模块的数量为1对或多对，每一对中的两个所述工具阴极模块设置于带状工件6的两侧。
参考图1、图3和图5，选择对应工具阴极模块进行带状工件群槽结构双面连续电解加工时，首先将带状工件6一端绕制在送料筒10上，带状工件6的端部依次绕送料端主动轮21和收料端主动轮3，并固定在收料筒11上，之间穿过若干限位框9和若干张紧轮7，使得加工区带状工件6保持竖直张紧状态。根据带状工件群槽结构的表面形貌选择对应的图案加工模板2，图案加工模板2紧贴固定在阴极喷嘴1上；将工具阴极模块成组安装、固定在电解加工箱18上，对应于带状工件6两侧表面同一位置。对刀时，分别调整工具阴极模块与带状工件6的相对位置，使得一组工具阴极模块压紧在带状工件6两侧表面，图案加工模板2的图案对应于带状工件群槽的位置；加工开始时，工具阴极模块接加工电源5负极，带状工件6接加工电源5正极，启动压力泵14，将电解液8以恒定压力输送到阴极喷嘴1，经过模板2，对准带状工件6加工区进行冲液，加工区带状工件6受到的压力均匀，加工电源5输出电压；伺服控制系统控制送料端主动轮21和收料端主动轮3连续转动，带动带状工件6连续运输，在带状工件6表面加工出群槽结构，实现群槽结构双面连续电解加工。
参考图1、图4、图5，选择多组工具阴极模块进行带状工件群槽结构双面连续电解加工时，首先将带状工件6一端绕制在送料筒10上，带状工件6的端部依次绕送料端主动轮21和收料端主动轮3，并固定在收料筒11上，之间穿过若干限位框9和若干张紧轮7，使得加工区带状工件6保持竖直张紧状态。根据带状工件群槽结构的表面形貌选择对应的图案加工模板2，图案加工模板2紧贴固定在阴极喷嘴1上；将多组工具阴极模块并列安装、固定在电解加工箱18上，对应于带状工件6两侧表面同一位置。对刀时，分别调整每组工具阴极模块与带状工件6的相对位置，使得每组工具阴极模块压紧在带状工件6两侧表面，图案加工模板2的图案对应于带状工件6群槽的位置；加工开始时，工具阴极模块接加工电源5负极，带状工件6接加工电源5正极，启动压力泵14，将电解液8以恒定压力输送到阴极喷嘴1，经过图案加工模板2，对准带状工件6加工区进行冲液，加工区带状工件6受到的压力均匀，加工电源5输出电压；伺服控制系统控制送料端主动轮21和收料端主动轮3连续转动，带动带状工件6连续运输，在带状工件6表面连续电解加工出群槽结构，实现多组工具系统群槽结构双面连续电解加工。
微槽结构连续电解加工原理如下：镂空模板紧贴工件表面，在工件上形成具有一定图案的裸露表面；电解加工选择性地溶解未被模板保护的裸露部分，加工出不同截面形状的微坑/微槽结构；带状工件连续运动，最终在带状工件表面加工出连续的微槽结构，非常适合柔性带材表面群槽加工。
本发明具有以下优点：
1.采用本装置可以实现带状工件群槽结构单面连续加工，也可以实现带状工件群槽结构双面连续加工。对于带状工件的单面群槽结构加工，只需要在群槽结构所在表面安装工具阴极模块进行电解加工即可。对于带状工件的双面群槽结构加工，则应在带状工件上下表面分别安装工具阴极模块进行电解加工，加工柔性好。
2.采用本装置进行带状工件群槽结构的单面/双面电解加工，可以实现连续加工。整个加工过程中，带状工件持续传输，工具阴极模块保持固定，带状工件表面连续加工出群槽结构，实现群槽结构单面/双面连续电解加工，加工效率高。
3.采用本装置进行带状工件群槽结构单面/双面连续电解加工，通过改变图案加工模板的图案形状及排布，可实现多种类型群槽的加工。采用不同形状图案的图案加工模板，加工时图案加工模板的图案对应于带状工件所加工群槽的位置，实现不同横截面轮廓群槽结构连续电解加工。采用不同排布方式的图案加工模板，实现密集或非均匀间距群槽结构连续电解加工，加工适应性强。
4.采用本装置进行带状工件群槽结构单面/双面连续电解加工，通过增加工具阴极模块的方式，可以有效提高加工速度。多组工具阴极模块并列安装、固定、压紧在带状工件两侧表面，每一侧表面的工具阴极模块对应于带状工件的群槽位置，带状工件连续传输，实现群槽结构连续高速电解加工，加工效率高。
5.采用本装置进行带状工件群槽结构单面/双面连续电解加工，可以有效提高加工精度。在加工过程中，加工区的带状工件处于竖直状态，内外表面的电解液同时受到重力影响，群槽内部的流场一致性较好，同时带状工件连续传输，群槽一次加工完成，群槽结构的加工一致性较好，因而有效的提高了加工精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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