深孔内花键电解加工装置.pdf

本发明涉及深孔内花键电解加工装置，包括设在被加工工件预孔中的阴极、导液辅具、导电导液杆、与导液辅具和导电导液杆连通的电解液池；电源的正极与被加工工件连接、负极与导电导液杆连接，其特征在于：所述的阴极为复合式结构，包括铜体，从左至右依次配合在铜体上的前引导、工作锥和后引导，设在铜体内并与由工作前锥和工作后锥组成工作锥对应的液流量调节器；在工作前锥与工作后锥的分界部位设有竖式V型整流增液槽。本发明的有益效果：相对于三面进给换流复合阴极加工，降低了阴极加工难度，提高了加工可靠性，缩短了辅助无效加工时间，工艺料头比较短，从而降低了生产成本。

1、  深孔内花键电解加工装置，包括设在被加工工件(2)预孔中部的阴极(1)、设在被加工工件(2)预孔左部的导液辅具(3)、设在被加工工件(2)预孔右部且一端与阴极(1)连接另一端穿过工艺料头(5)的导电导液杆(4)、与导液辅具(3)和导电导液杆(4)连通的电解液池(6)；工艺料头(5)连接在被加工工件(2)的右端，电源的正极与被加工工件(2)连接，电源的负极与导电导液杆(4)连接，其特征在于：所述的阴极(1)为复合式结构，包括铜体(9)，从左至右依次配合在铜体上的前引导(8)、工作锥(10)和后引导(12)，设在铜体(9)内并与工作锥(10)对应的液流量调节器(13)；所述的工作锥(10)由工作前锥(15)和工作后锥(16)组成，在工作前锥与工作后锥的分界部位设有竖式V型整流增液槽(17)。

2、  根据权利要求1所述的深孔内花键电解加工装置，其特征在于：还包括设在铜体(9)左部并与前引导(8)紧靠的前螺圈(7)、设在铜体(9)右部并与工作锥(10)紧靠的后螺圈(11)、与铜体(9)右端配合连接的螺纹盖(14)。

深孔内花键电解加工装置
技术领域
本发明涉及电解加工技术，具体涉及深孔内花键电解加工装置。
背景技术
在能源机械中，特别是石油及天然气钻采工具的许多零部件频繁使用到深孔内花键结构，这种深孔内花键不同于常规的普通花键，它不仅长度特别长、径向齿高特别高、花键齿数多，而且齿的形位公差及单齿的尺寸精度要求特别高，这给加工制造带来了极大的难度。目前，常规的加工方法主要有：①刨床刨削加工，效率低，成本高，表面质量及位置度达不到要求；②拉床拉削加工，刀具成本高，加工质量受到材料硬度的制约；③线切割加工，由于花键长度太长，张丝非常困难，且加工过程不稳定，无法控制加工过程。
电解加工是一种根据阳极电化学溶解原理去除金属材料的制造技术，具有不受工具材料硬度限制，加工精度易于控制，生产效率高，成本低，且工具无损耗等特点，常用来加工难切削材料和形状复杂的零件。在航空、兵器、模具制造等行业有重要的应用。目前，比较有效的内花键电解加工方式，是三面进给换流复合阴极电解加工方法，对于加工深槽型矩形凹键特别有效，但是其加工后料头较长；由于阴极长，初始进给时间长，所以无效加工时间长；增液孔的数量探索时间长，加工过程增液孔部位有凸痕。但是，采用电解方法进行深孔内花键加工有许多难点，这就限制了该技术的进一步推广应用。难点主要包括：一是阴极的流场分布及余量匹配比不易优化，设计初期试制周期较长；二是阴极的结构复杂，加工难度较高。
发明内容
本发明目的是提供一种深孔内花键电解加工装置，它容易制造，能加工长度大、齿数多、齿径深，而且齿的形位公差及单齿尺寸精度要求高的花键孔，可减少辅助加工时间，提高加工效率高，降低成本低，适用于大批量加工。
本发明所述的深孔内花键电解加工装置，包括设在被加工工件预孔中部的阴极、设在被加工工件预孔左部的导液辅具、设在被加工工件预孔右部且一端与阴极连接另一端穿过工艺料头的导电导液杆、与导液辅具和导电导液杆连通的电解液池；工艺料头连接在被加工工件的右端，电源的正极与被加工工件连接，电源的负极与导电导液杆连接，其特征在于：所述的阴极为复合式结构，包括铜体，从左至右依次配合在铜体上的前引导、工作锥和后引导，设在铜体内并与工作锥对应的液流量调节器；所述的工作锥由工作前锥和工作后锥组成，在工作前锥与工作后锥的分界部位设有竖式V型整流增液槽。
所述的深孔内花键电解加工装置，还包括设在铜体左部并与前引导紧靠的前螺圈、设在铜体右部并与工作锥紧靠的后螺圈、与铜体右端配合连接的螺纹盖。
深孔内花键电解加工装置具有以下特征：
(a)中间液流量调节器；
(b)较短的工作铜体长度；
(c)阴极安装于工件预孔中；
(d)利用工件预孔安装导液辅具。
阴极的粗加工部位(即工作前锥对应的部位)只采取径向进给，去除大部分余量。精加工部位(即工作后锥对应的部位)采取三面进给的方式，达到产品要求。在工作前锥与工作后锥的分界部位(粗精加工的分界处)设置竖式V型整流增液槽，是为避免阴极太长，增液槽采用竖式V型整流增液槽结构(也叫扇形面整流形式)。是为避免整流增液槽部位引起加工面有凸起，设计时让粗加工最大尺寸与精加工最小尺寸相同，从而粗精加工平稳衔接过渡，不引起流场的剧烈变化。整个加工装置采取工件预孔导向安装的方式，因此，阴极前导引与预孔直径一致，留必要的移动间隙。
电解液通过导电导液杆进入阴极后分成A、B两部分，A部分通过主液量通道流向粗加工区，B部分通过液流量调节器流入竖式V增液槽进行整流，然后，会同前面粗加工部分的液体一起流到精加工区域，最后，经导液辅具收集后回流至电解液池。
本发明的有益效果：相对于机械加工，生产效率提高5倍，能耗下降到机械加工的1/3；相对于三面进给换流复合阴极加工，降低了阴极加工难度，提高了加工可靠性，缩短了辅助无效加工时间，工艺料头比较短，从而降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是阴极的结构示意图。
图3是工作锥的结构示意图。
图4是图3的左视图。
图5是图3的A-A剖视图。
图6是被加工工件的结构示意图。
图7是图6的A-A剖视图。
具体实施方式
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本发明所述的深孔内花键电解加工装置，其阴极1安装在被加工工件2预孔的中部，导液辅具3安装在被加工工件预孔的左部，导电导液杆4安装在被加工工件2预孔的右部，导电导液杆的一端与阴极1连接、另一端穿过工艺料头5，工艺料头连接在被加工工件的右端；导液辅具3和导电导液杆4分别与电解液池6连通；电源的正极与被加工工件2连接，电源的负极与导电导液杆4连接；
所述的阴极1为复合式结构，包括铜体9，从左至右依次配合在铜体上的前引导8、工作锥10和后引导12，设在铜体内并与工作锥对应的液流量调节器13；所述的工作锥10由工作前锥15和工作后锥16组成，在工作前锥与工作后锥的分界部位设有竖式V型整流增液槽17；
还包括设在铜体9左部并与前引导8紧靠的前螺圈7、设在铜体9右部并与工作锥10紧靠的后螺圈11、与铜体9右端配合连接的螺纹盖14。
加工时，将被加工工件2安装在机床夹具上，夹具中心应与机床移动中心一致，再将阴极1安装到被加工工件的预孔中，调整初始加工位置对刀完成后，将导液辅具3安装到工件预孔中，接上回流导管，设定加工速度和进给量，即可进行电解加工。电解加工分粗加工和精加工，粗加工部位只采取径向进给，初始流量供给有很大的提高，去除大部分余量。精加工采取三面进给的方式，达到产品要求。