专利摘要

一种内嵌式双阴极管电极电解加工方法，属于电解加工技术领域，该方法在传统管电极加工技术的基础上，在金属管内部嵌入金属丝，金属管与金属丝同时作为阴极对阳极工件进行小孔加工；金属管电极与金属丝电极连接于不同电源的阴极，且相互之间无接触。以及提供一种内嵌式双阴极管电极电解加工装置。本发明在小孔结构的电解加工中，可达到消除加工过程中孔底凸起的效果，并可通过调节电源参数改变端面间隙与侧面间隙大小，提高加工精度的同时有利于保证加工稳定性及加工效率。

权利要求

1.一种内嵌式双阴极管电极电解加工装置，其特征在于，所述装置包括金属丝安装头、管电极安装头、腔体、管内导向器和管接头，所述金属丝安装头用于装夹金属丝并引电，所述金属丝装夹于金属丝安装头，所述金属丝安装头与腔体的上端连接，所述管电极安装头用于对管电极起到装夹并引电，所述管电极安装头与所述腔体的下端连接，腔体的材料为绝缘介质，将金属丝与管电极隔开，腔体上的管接头为电解液输送入口；所述管内导向器位于管电极内部，对金属丝起到导向作用，使金属丝位于金属管的中心位置，所述管内导向器设有起到电解液流道作用的结构。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，金属丝由第一铜夹块装夹于金属丝安装头，所述第一铜夹块为分体式，在中心线位置有半圆形凹槽，其半径与金属丝半径相同或小于金属丝半径，分体式铜夹块将金属丝压住并装夹于金属丝安装头，通过第一紧固螺钉将金属丝压紧，并用第一密封胶密封。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述管电极由第二铜夹块装夹于管电极安装头，所述第二铜夹块为分体式，在中心线位置有半圆形凹槽，其半径与管电极半径相同或小于管电极半径，分体式铜夹块将管电极压住并装夹于管电极安装头，通过第二紧固螺钉将管电极压紧，并用第二密封胶密封。

4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述导向器最外围尺寸与管电极内径相同，中心穿孔并套在金属丝上，导向器与金属丝之间须有足够的贴合力，以防在高压电解液流的冲击下脱落，导向器材料为绝缘介质，在形状及尺寸上，其最外围尺寸与管电极内径相同，以保证导向器的中心在管电极的轴线上。

5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述导向器与金属丝的贴合通过使用热缩管或过盈装配或胶黏方式实现。

说明书

所属技术领域

本发明属于电解加工技术领域，涉及一种内嵌式双阴极管电极电解加工方法与装置。

技术背景

孔、槽类结构作为金属零件上的常见结构，通常起到提高零件整体实用性能、保护零件、延长零件使用寿命等作用，在汽车、模具、刀具、航空航天等领域应用广泛。近年来，随着钛合金、高温合金等难加工材料的广泛应用，给小孔(直径小于2mm)、微小槽加工带来不小难度。若采用传统机械钻孔、铣削工艺，刀具磨损严重，且容易发生刀具折断等现象；激光加工具有效率高，可加工几乎任何材料等优势，但也存在设备成本高、加工表面存在重铸层、微裂纹等缺陷；电火花加工具有设备成本较低、效率高、深径比大等优势，但重铸层、微裂纹等问题依然存在。

电解加工，利用金属在电解液中的阳极溶解现象对工件进行去除加工，具有无视材料硬度、无切削力、表面质量好且无重铸层等优势。针对孔、槽类结构加工，目前最常用的技术手段可分为电液束加工、毛细管电解加工及管电极电解加工。

其中，电液束加工采用金属喷嘴提供电解液并将电解液“负极化”，冲击阳极工件表面发生电化学反应对材料进行蚀除。该方法阴阳极间距较大，因此所需电压较高(400～800V)，易发生打火现象；另一方面，所加工孔通常具有较大的锥度。

毛细管电解加工，采用玻璃毛细管为喷嘴，内嵌金属铂丝作为阴极，加工孔径在0.2mm～0.5mm，最大深径比可达100:1。此外，该工艺还可通过弯曲毛细管进行斜孔加工。然而，该工艺的工作电压在100～200V，易发生电击穿现象，对工件和阴极造成损坏。

管电极电解加工，采用中空金属管(圆管或异形管)作为电解液喷嘴兼工具阴极，金属管外侧壁涂覆绝缘层，随着阴极向工件的不断进给，截面与金属管一致、尺寸略大于金属管的小孔结构即可被加工成型。该方法除具有可加工孔径小、深径比大等特点外，所需加工电压仅为10～30V，且由于外侧壁绝缘层的作用，所加工孔锥度小、表面质量好。然而，采用该方法进行孔加工过程中，孔底往往会生成凸起结构。该凸起不仅容易导致加工间隙内流场状况恶化，造成加工稳定性、加工质量下降，还容易在孔穿通阶段发生脱落而连通阴阳极，导致短路、打火等。

为消除该凸起，国内外的研究学者进行一些相关研究。埃及M.S.Hewidy等对电极平动孔加工技术进行了理论分析与试验加工，减小了加工过程中孔底部的凸起高度，然而该方法装置复杂且不适用于小孔加工；南京航空航天大学曲宁松等研究了加工参数对底部形貌的影响，得出了消除底部凸起的参数范围，但牺牲了加工精度。

此外，为提高管电极电解加工的加工精度及孔侧壁表面质量，在生产实践及科学研究中，脉冲电源得到了广泛应用。脉冲式的加工电流一方面提高了电解产物的排出率，一方面通过影响双电层的充放电过程减小了阴阳极间隙，提高了加工精度。然而，平均电流值的降低也显著影响了加工效率，造成加工精度与加工效率不可兼得的困局。

发明内容

为了克服现有管电极电解加工方式的无法兼顾加工精度与加工效率的不足，本发明提出一种内嵌式双阴极管电极电解加工方法及装置，旨在改变加工过程中的孔底部形貌，消除底部凸起，提高加工稳定性，并通过对双电流回路的参数控制，在获得高精度加工的同时提高加工效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案：

一种内嵌式双阴极管电极电解加工方法，在管电极电解加工技术的基础上，在金属管电极内部中心位置嵌入金属丝，该金属丝作为第二阴极，亦连接于电源负极，加工时金属管电极与金属丝电极所组成的双阴极结构同时进给，从而改变加工间隙内的电场分布，达到消除底部凸起、改善加工间隙流场状况的效果；金属管与金属丝不直接接触，并连接于两个不同电源的负极，电源阳极均连接于待加工工件，形成双电流回路，通过调节两电源的参数可获得不同的加工效果。

一种内嵌式双阴极管电极电解加工装置，包括金属丝装夹头、管电极装夹头、腔体、管内导向器和管接头，所述金属丝安装头用于装夹金属丝并引电，所述金属丝装夹于金属丝安装头，所述金属丝安装头与腔体的上端连接，所述管电极安装头用于对管电极起到装夹并引电，所述管电极装夹头与所述腔体的下端连接，腔体的材料为绝缘介质，将金属丝与管电极隔开，腔体上的管接头为电解液输送入口；所述管内导向器位于管电极内部，对金属丝起到导向作用，使金属丝位于金属管的中心位置，所述管内导向器设有起到电解液流道作用的结构。

进一步，金属丝由第一铜夹块装夹于金属丝安装头，所述第一铜夹块为分体式，在中心线位置有半圆形凹槽，其半径与金属丝半径相同或小于金属丝半径，分体式铜夹块将金属丝压住并装夹于金属丝安装头，通过第一紧固螺钉将金属丝压紧，并用第一密封胶密封。

再进一步，所述管电极由第二铜夹块装夹于管电极安装头，所述第二铜夹块为分体式，在中心线位置有半圆形凹槽，其半径与管电极半径相同或小于管电极半径，分体式铜夹块将管电极压住并装夹于管电极安装头，通过第二紧固螺钉将管电极压紧，并用第二密封胶密封。；

更进一步，所述导向器最外围尺寸与管电极内径相同，中心穿孔并套在金属丝上，导向器与金属丝之间须有足够的贴合力，以防在高压电解液流的冲击下脱落，导向器材料为绝缘介质，在形状及尺寸上，其最外围尺寸与管电极内径相同致，以保证导向器的中心在管电极的轴线上。

所述导向器与金属丝的贴合通过使用热缩管或过盈装配或胶黏方式实现。

本发明具有以下有益效果：1、改变加工过程中加工间隙内的电场分布，消除底部凸起，改善加工间隙的流场状态，提高加工稳定性及加工质量。2、消除底部凸起，在孔穿通时，不再因凸起脱落而导致阴阳极导通，提高了加工稳定性。3、通过对双电流回路进行参数调节，可获得传统管电极电解加工无法达到的效果。如：两电源设置相同，则可达到消除底部凸起的作用；管电极电流回路采用脉冲电源，金属丝电流回路采用直流电源，则可在脉冲电流加工获得的高精度、高表面质量基础上，通过直流电源的补偿作用提高加工效率。

附图说明

图1是内嵌式双阴极管电极电解加工方法原理及装置示意图。

图2是铜夹块示意图。

图3是一种管内导向器示意图。

其中标号名称：1、第一电源，2、管接头，3、金属丝安装头，4、第一密封胶，5、第一铜夹块，6第一紧固螺钉，7、金属丝，8、腔体，9、管电极，10、第二密封胶，11、第二电源，12、第二紧固螺钉，13、第二铜夹块，14、工件，15、管内导向器，16、绝缘层，17、管电极安装头。

具体实现方式

下面结合附图对本发明进行进一步描述。

参照图1～图3，一种内嵌式双阴极管电极电解加工方法：将金属丝电极7植入金属管电极9内部，位于管轴线位置，管电极外壁涂覆有绝缘层16；金属丝7连接于电源一1，管电极9连接于电源二11，电源一1与电源二11的阳极均连接于工件14；根据加工需求与加工条件设置电源参数、管电极进给速度、电解液流量等参数；开启电解液输送设备，电解液经由管电极内部高速(5～30m/s)喷出，冲击工件14表面，形成闭合电流回路；开启电源，双阴极结构向下进给，在金属管电极9与金属丝电极7双阴极的作用下，加工间隙内形成电流通路，工件材料依照法拉第定律被溶解蚀除，形成孔径略大于管电极9外径的孔结构。

参照图1～图3，一种内嵌式双阴极管电极电解加工装置，包括金属丝安装头3、腔体8和管电极安装头17；金属丝7首先由铜夹块一5压住，该铜夹块为分体式(图2)，两分体相互对称，中心位置有半圆形凹槽，其半径与金属丝相匹配，可对金属丝产生压紧力，首先将金属丝装入凹槽内，两分体对合将金属丝压紧，然后将铜夹块一5连同金属丝7一同装入金属丝安装头3中，并用紧固螺钉一6将铜夹块5压紧，使金属丝7与铜夹块一5、铜夹块一5与金属丝安装头3之间紧密贴合，最后采用胶体密封(4)防止电解液渗透；管电极9也通过相同的方式经由铜夹块二13、紧固螺钉二12、胶体密封10装夹于管电极安装头17；腔体8为绝缘材料，起到将金属管电极9与金属丝电极7隔开的作用，腔体8上的管接头2为电解液输送入口；由于通过高精度装配实现金属丝7与管电极9同轴较难实现，本发明使用管内导向器15，该导向器为绝缘介质，其最外围尺寸与管电极内径大致相同，导向器中心穿孔使其可套在金属丝上，导向器与金属丝之间应有足够的结合力，可通过热缩管热缩、过盈配合或胶粘等方法实现，为保证电解液仍可较为顺利地从管电极9管口喷出，管内导向器15上应有电解液流道，一种可行的管内导向器结构如图3所示。

内嵌式双阴极管电极电解加工方法与装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。