CN103433579A - 一种套筒类零件内表面微凸起的电解加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种套筒类零件内表面微凸起电解加工方法，属于电解加工领域。该方法利用微小群孔结构的弹性绝缘薄板，其面向零件一面进行导电化处理，并将其导电层与弹性绝缘薄板组成工具阴极，套筒类零件作为工件阳极，阴、阳极之间充满电解液，阳、阴极分别与电源的正、负极连接，进行电解加工，在套筒类零件内表面制造出微凸起结构。采用本发明的电解加工方法，能够在套筒类零件的内表面形成微凸起结构，且具有制造微凸起速度快和成本低等特点。

Description

一种套筒类零件内表面微凸起的电解加工方法

技术领域

本发明涉及电解加工领域，具体涉及一种套筒类零件内表面微凸起的电解加工方法。

背景技术

在摩擦学的动力学润滑领域中，弹流润滑理论是在宏弹流的基础上对微凸起产生的微弹流进行系列研究得到的新润滑理论。微弹流动力润滑理论，打破了机械领域中滚动接触的机械零件表面越光滑越好的传统观点。具有微凸起结构接触的粗糙表面有利于形成弹性流体动力油膜，能够改善摩擦学特性，非但没有降低机械零件表面抗磨损能力，反而大大提高承载能力和使用寿命，能够满足现代机械传动高速、重载的要求，因此成为润滑理论的重大突破。但目前国内外对于加工微凸起还是个难题。

目前，微凸起加工的主要方法有：（1）激光加工技术，是采用高能量、高重复度频率的脉冲激光束在聚焦后的负离焦照射到工件表面实施预热和强化，聚焦后的聚焦点入射到工件表面形成微小熔池，同时由侧吹装置对微小熔池施于设定压力和流量的辅助气体，使熔池中的熔融物按指定要求堆积到熔池边缘形成圆弧形凸台。这种加工方法对加工区域有烧蚀作用，形成微观或宏观裂纹，且加工成本高；（2）电火花加工技术，用单电极放电或微细线切割技术加工出阵列微小孔母电极，再用母电极反拷、平动放电技术加工圆柱阵列微凸起结构，采用电火花加工技术在零件表面制成具有一定规律的图案也可以实现有效润滑，但电火花放电热蚀加工机理及电极损耗使其去除材料的微细化水平、加工精度及表面质量的提高受到限制；（3）LIKA（lithographie, galvanoformung und abformung）技术，采用LIGA技术可以获得侧壁陡直的微凸起结构，但是由于LIGA技术需要昂贵的同步辐射光源，成本高、周期长，从而限制了它的应用范围。（4）电解加工技术，该方法是基于通电状态下金属材料发生电化学溶解原理，利用专门设计的工具电极，控制加工电压、加工时间来实现微凸起的加工，不会出现应力和变形，加工表面质量高。但是，对于微结构的加工，电解加工技术所用的工具电极或掩膜结构的制作却是其核心难题。2008年12月24日提出申请的中国专利CN101327537A揭露了一种高深宽比微细金属群柱结构的电化学加工方法及专用工具，在其发明专利中，提出直接采用金属网板作为工具阴极进行微细电解反拷（RECM）加工时，得到微凸台结构。在此基础上，该专利提出将绝缘层沉积在金属网板的微细群孔侧壁和背面后，有效减弱群柱表面的电场强度，从而得到高深宽比微细群柱结构。该方法在使用金属网板制作微凸台时，被加工表面及工具阴极未采用屏蔽措施，电解加工过程易产生杂散腐蚀现象，造成微凸台形状不规整、不明显，尤其对于微小凸起结构的加工。在进行侧壁和工具背面绝缘处理后，凸台形状清晰、完整，但其工具电极制作过程复杂，尤其对于在成百上千个微小孔侧壁进行绝缘处理或采用其工具电极在孔内壁进行微细群柱结构的加工，难度很大。

发明内容

本发明的目的是针对目前套筒类零件内表面微凸起结构加工方法的不足，提出了一种低成本且操作简便的加工方法。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明一种套筒类零件内表面微凸起结构的电解加工方法，包括以下步骤：

（a）制作带有微小群孔结构，且由弹性绝缘薄板和导电层组成的工具阴极；

（b）将工具阴极固定于夹持装置，并装夹到精密机床上，加工时可驱动该夹持装置使工具阴极向套筒类零件实现进给；

（c）套筒类零件作为电解阳极，将阳极、阴极分别与电解电源的正、负极相连，通入电解液，实施电解加工；

（d）电解结束后，驱动阴极夹持装置返回初始位置；

（e）控制工具阴极旋转一定角度，再重新进给，实施电解加工；

（f）重复上述（d）步骤和（e）步骤，直至套筒类零件内表面微凸起，全部电解加工过程结束。

与公知技术相比，本发明具有如下技术效果。

①绝缘薄板正对套筒类零件内壁一面进行导电化处理，形成导电层，薄板的其它面绝缘，这种结构将屏蔽微小群孔侧壁、新生成的凸起表面之间的电场，从而保护新产生的微凸起不被蚀除；该结构简单，制作方便，避免了微小群孔结构的内壁绝缘的难题；另外，对于在孔内壁或曲面结构上进行微凸起的加工，其工具电极的弹性属性具有一定的优势。

②工具电极相对于工件阳极做相对运动，从而加工出微凸起结构，而且制作的工具电极可以重复使用，从而大大降低了成本。

③对加工环境要求低，无需超净空间，无需加热。

综上所述，利用本发明所加工的微凸起结构，具有成本低、效率高，且工具电极可以多次重复使用的特点。

附图说明

图1是本发明套筒类零件内壁微结构加工所用的工具阴极示意图。

图2是本发明电解加工套筒类零件内表面微凸起结构的方法示意图。

图3是本发明电解加工套筒类零件内表面微凸起结构的过程示意图。

图4是本发明电解加工后的套筒类零件内表面微凸起结构示意图。

图中标号名称：1、专用工具阴极；2、弹性绝缘薄板；3、导电层；4、工件阳极；5、电解液；6、电解电源；7、专用工具阴极夹持装置；a、阴极进给方向。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的内容，以下结合附图和实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

微凸起结构能够有效地起到减磨的作用，这在仿生机械试验中已得到验证。在电解加工过程中，拟采用3次电解成形，即每次电解加工内表面的1/3。（当然，也可采用其他次数的电解成形）。结合附图，具体的加工实施过程依次经过以下步骤：

（1）参考图1所示，采用钻削加工技术，在弹性绝缘薄板2和导电层3（一般采用惰性金属，如铂金等）上钻出微小群孔结构，得到工具阴极1；

（2）参考图2所示，将工具阴极1紧密贴合在与套筒类零件相同曲率半径的夹持装置7上，并与套筒类零件4（工件阳极）内壁相隔一定距离；

（3）分别将套筒类零件4、工具阴极1与电解电源6的正、负极相连接；

（4）电解液5流入工具阴极1与套筒类零件4内壁之间；

（5）参考图3所示，接通电源6，进行电解加工，在套筒内壁得到微凸起结构；

（6）参考图4所示，加工结束后，关闭电源，移出加工件，在套筒内壁处得到一段微凸起结构。若想加工整个内表面具有微凸起结构，可将工具阴极旋转一定角度，再重复第2步~第5步，直到电解加工全部完成。

Claims (1)

1.一种套筒类零件内表面微凸起的电解加工方法，其特征在于包括下列步骤：

（a）制作带有微小群孔结构，且由弹性绝缘薄板（2）和导电层（3）组成的工具阴极（1）；

（b）将工具阴极（1）固定于夹持装置（7），并装夹到精密机床上，加工时可驱动该夹持装置（7）使工具阴极（1）向套筒类零件（4）实现进给；

（c）套筒类零件（4）作为电解阳极，将阳极、阴极分别与电解电源（6）的正、负极相连，通入电解液（5），实施电解加工；

（d）电解结束后，驱动阴极夹持装置（7）返回初始位置；

（e）控制工具阴极（1）旋转一定角度，再重新进给，实施电解加工；

（f）重复上述（d）步骤和（e）步骤，直至套筒类零件内表面微凸起，全部电解加工过程结束。

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