CN104174942A - 一种回转体窄深沟槽的电解线车削设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转体窄深沟槽的电解线车削设备，其包括机座、安装于机座的电解液槽、固定安装于电解液槽内的两个电极柱、悬拉安装于两个电极柱之间的线电极、安装于机座的轴底座、安装于轴底座的主轴、安装于轴底座驱动主轴转动的伺服电机、固定于主轴前端用于装夹工件的夹头。本发明结合回转体的车削加工与电解加工，无需走丝***更简单便捷，节省电极线，工件高速旋转将电解产物甩出，加工间隙更小，精度与效率更高。工具电极无损耗、无切削力、无热影响区，表面质量好，成本低。

Description

一种回转体窄深沟槽的电解线车削设备

技术领域

本发明涉及一种新型特种加工设备，尤其涉及一种回转体窄深沟槽的电解线车削设备。

背景技术

材料表面特定形式的微结构对材料的使用性能会有很大程度的影响，这种具有微结构的表面被称为微结构功能表面，其在各个领域都显示出越来越重要的应用价值和广阔的应用前景。

回转体表面微结构进行加工时通常采用金刚石与硬质刀具等进行微沟槽的车削。而传统的机械车削方式加工微沟槽时，受制于刀具尺寸以及工件的材料，无法加工窄深（即高深宽比，又窄又深）的微沟槽。

申请号为201010128961.2名称为用于电解线切割加工的循环走丝电极***及加工方法的中国发明专利，是采用电解线切割循环走丝的方法加工，该加工方法与结构与电火花线切割类似，需要线切割的走丝***，使得设备结构复杂而且需要消耗大量电极丝，使得加工成本高。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够结合电化学线切割与机械车削的新型加工方法，在回转体上加工高深宽比的微沟槽的回转体窄深沟槽的电解线车削设备。

为了克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：一种回转体窄深沟槽的电解线车削设备，其包括机座、安装于所述机座的电解液槽、固定安装于所述电解液槽内的两个电极柱、悬拉安装于两个电极柱之间的线电极、安装于所述机座的轴底座、安装于所述轴底座的主轴、安装于所述轴底座驱动所述主轴转动的伺服电机、固定于所述主轴前端用于装夹工件的夹头。

作为本发明回转体窄深沟槽的电解线车削设备的技术方案的一种改进，所述线电极包括内电极、包覆所述内电极的绝缘层、包覆所述绝缘层的外电极，所述外电极和绝缘层局部开设缺口使内电极部分裸露；所述机座设有脉冲电源，该脉冲电源分别输出高电位、中电位、低电位，所述内电极与所述脉冲电源的低电位相接，所述外电极与脉冲电源的高电位相接，所述主轴、夹头、工件均为导体，所述主轴与所述脉冲电源的中电位相接。

作为本发明回转体窄深沟槽的电解线车削设备的技术方案的一种改进，所述机座安装有可作平面移动的二维微动平台，电解液槽固设于所述二维微动平台上侧。

作为本发明回转体窄深沟槽的电解线车削设备的技术方案的一种改进，还包括与主轴的轴向驱动器电连接的控制装置。

作为本发明回转体窄深沟槽的电解线车削设备的技术方案的一种改进，还包括与主轴的轴向驱动器电连接的控制装置，所述控制装置与所述二维微动平台电连接。

作为本发明回转体窄深沟槽的电解线车削设备的技术方案的一种改进，所述电解液槽设有依次串接的吸液管、自吸泵、喷管，所述吸液管的下侧入口位于电解液槽的液位以下，所述喷管的出口位于电解液槽的液位以上的工件侧面处。

本发明的有益效果是：使用本发明的回转体窄深沟槽的电解线车削设备能够结合电化学线切割与机械车削工艺进行新型混合加工方法，在电解液槽内设置的线电极可以通电时产生电解反应，蚀除工件的材料实现对工件进行加工，而工件作为回转体在主轴的带动下旋转，旋转的过程不断发生电解蚀除，从而实现对回转体进行沿其圆周去除材料的加工。本发明中使用线电极代替了传统的车削刀具，使用线电极加工的车削沟槽的大小只有线电极的线径尺寸那么大，不像机械车削刀具局限与刀具的大小而无法车削出窄深的沟槽，因此使用本发明的电解线车削设备可以实现在回转体上加工高深宽比的微沟槽。采用上述设备进行加工的线电极无需走丝不需要线切割***，更为简单便捷，节省电极线。另外，由于在加工过程中，工件处于高速旋转状态，工件在高速旋转时会将加工间隙中的电解产物甩出，因此加工间隙中的电解产物排除较为及时，能获得更小的加工间隙，从而就能得到更高的加工精度与效率。本发明的电解线车削设备结合了回转体的车削加工、与电解加工工具电极无损耗、无切削力、无热影响区的特点，加工效率高，表面质量好，并且成本较低。

附图说明

图1是本发明一种回转体窄深沟槽的电解线车削设备实施例的构造示意图。

图2是图1中的电解线车削设备的局部立体结构示意图，展示主轴及轴底座等结构。

图3是图2中的线电极的截面结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式进行具体描述。

参考图1、图2所示，图中展示了本发明一种回转体窄深沟槽的电解线车削设备的整体结构和局部立体结构。结合图示，该电解线车削设备包括机座（图未示）、安装于所述机座的电解液槽10、固定安装于所述电解液槽10内的两个电极柱8、悬拉安装于两个电极柱8之间的线电极1、安装于所述机座的轴底座4、安装于所述轴底座4的主轴6、安装于所述轴底座4驱动所述主轴6转动的伺服电机7、固定于所述主轴6前端用于装夹工件2的夹头3，线电极1和电解液槽10以及电极柱8组合并通电可以实现电化学加工的电解加工过程，线电极1与回转体工件2的外侧边缘接触为点接触，电解加工为局部的点加工，主轴6驱动工件2旋转，使得回转体工件2圆周线位置循环轮流与线电极1位置对应，实现电解，从而不断向回转体工件2的径向切入进行车削，从而形成仅有电极线线径大小的槽缝所对应的材料被蚀除，实现窄深槽缝的低成本快速加工。电极线垂直于回转体的轴心，则加工出窄深直槽。电极线与回转体的轴心成一定角度，则可以加工出锥槽。

使用本发明的回转体窄深沟槽的电解线车削设备能够结合电化学线切割与机械车削工艺进行新型混合加工方法，在电解液槽内设置的线电极可以通电时产生电解反应，蚀除工件2的材料实现对工件2进行加工，而工件作为回转体在主轴的带动下旋转，旋转的过程不断发生电解蚀除，从而实现对回转体进行沿其圆周去除材料的加工。

本发明中使用线电极代替了传统的车削刀具，使用线电极1加工的车削沟槽的大小只有线电极的线径尺寸那么大，不像机械车削刀具局限与刀具的大小而无法车削出窄深的沟槽，因此使用本发明的电解线车削设备可以实现在回转体上加工高深宽比的微沟槽。

主轴6可竖向进给，从而调整需要加工的工件的轴向位置，可以在加工过程不断上下移动工件2，实现对加工槽缝的宽度进行控制。也可以通过主轴6调整加工位置，车削多个平行的环形窄深槽缝。

采用上述设备进行加工的线电极1无需走丝不需要线切割***，更为简单便捷，节省电极线。另外，由于在加工过程中，工件2处于高速旋转状态，工件2在高速旋转时会将加工间隙中的电解产物甩出，因此加工间隙中的电解产物排除较为及时，能获得更小的加工间隙，从而就能得到更高的加工精度与效率。传统电解线切割加工的循环走丝电极***及加工方法，是采用电解线切割循环走丝的方法使电解产物排出。相比之下，本发明的电解线车削设备结合了回转体的车削加工、与电解加工工具电极无损耗、无切削力、无热影响区的特点，加工效率高，表面质量好，并且成本较低。

更佳地，同时参考图3所示，所述线电极1包括内电极15、包覆所述内电极15的绝缘层16、包覆所述绝缘层的外电极17，使线电极1的各部分组成同轴线电极，所述外电极17和绝缘层16局部开设缺口使内电极部分裸露；所述机座设有脉冲电源，该脉冲电源分别输出高电位、中电位、低电位，所述内电极15与所述脉冲电源的低电位相接，所述外电极17与脉冲电源的高电位相接，所述主轴6、夹头3、工件2均为导体，所述主轴6与所述脉冲电源的中电位相接从而使得工件2与脉冲电源间接电连接，使得工件2具有中电位，其电位壁内电极15电位高并且壁外电极17的电位低。内电极15与外电极17为同轴圆形结构，使线电极采用同轴线的结构，从而可以应用于多电位电解加工，通过调整各电极的电位，使高电位区域集中在工件靠近内电极15裸露出来的区域，因电化学蚀除反应集中在这一区域；而在同轴外电极17与工件靠近的区域内，电位相对较低。在选择合理参数的情况下，采用多种电位进行电解加工，可在非加工区域内生成一层钝化膜，保护工件2，阻止蚀除反应进一步发生或扩大，保护非加工区域，使得电解线车削设备功能进一步提高，构成回转体窄深微沟槽的区域钝化多电位电解线车削设备。工件电位不同，活化与钝化的状态不同，因此在可选择钝化区域的条件下，可以进行定域性极高的电解加工，加工区域针对性比较强，即可以对非加工区域进行钝化保护，加工过程不会损失无需加工的区域。另外由于电解加工无应力，所以可针对特殊材料（超硬、超薄等）进行三维回转结构的加工。

更佳地，所述回转体窄深沟槽的电解线车削设备还包括与主轴的轴向驱动器电连接的控制装置11，从而可以控制工件2的旋转速度和进给量，从而控制加工窄深沟槽微结构的轴向位置和槽缝宽度。控制装置可以是电脑，通过程序设置进而控制伺服电机等相关设备的部件，进而精确地控制加工的位置和宽度，控制装置也可以是手动微调进给控制器。

更佳地，所述机座安装有可作平面移动的二维微动平台13，电解液槽10固设于所述二维微动平台13上侧，从而可以通过控制二维微动平台13的移动位置对其中的电解线1位置进行控制，使得在回转体上加工高深宽比微槽的技术，是一种三维立体微加工方法；相比目前现有的微加工技术，如论文[电解线切割加工技术试验研究] 和上述专利[201010128961.2]涉及的平面的微加工方法，在微细加工领域，实现从2D平面微加工到3D立体微加工的飞跃。

更佳地，所述回转体窄深沟槽的电解线车削设备还包括与主轴的轴向驱动器电连接的控制装置，从而可以控制工件2的旋转速度和进给量，从而控制加工窄深沟槽微结构的轴向位置和槽缝宽度。控制装置可以是电脑，通过程序设置进而控制伺服电机等相关设备的部件，进而精确地控制加工的位置和宽度，控制装置也可以是手动微调进给控制器。所述控制装置11与所述二维微动平台13电连接，使得控制装置11可以同时控制二维微动平台13，使得电解线1可以进给，可以横向进给和纵向进给，从而实现对刀调整加工位置并对沟槽结构的加工深度进行控制。

更佳地，所述电解液槽10设有依次串接的吸液管、自吸泵14、喷管，三者构成循环喷液装置，所述吸液管的下侧入口位于电解液槽10的液位以下，所述喷管的出口位于电解液槽10的液位以上的工件2侧面处，从而可以不断抽取电解液槽液位以下的液体，提升一定高度之后，喷淋到工件2需要加工位置，从而实现针对性的强化电解加工，工件2未浸入电解液槽的液位以下也可以实现电解加工。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种回转体窄深沟槽的电解线车削设备，其特征在于：包括机座、安装于所述机座的电解液槽、固定安装于所述电解液槽内的两个电极柱、悬拉安装于两个电极柱之间的线电极、安装于所述机座的轴底座、安装于所述轴底座的主轴、安装于所述轴底座驱动所述主轴转动的伺服电机、固定于所述主轴前端用于装夹工件的夹头。

2.根据权利要求1所述的回转体窄深沟槽的电解线车削设备，其特征在于：所述线电极包括内电极、包覆所述内电极的绝缘层、包覆所述绝缘层的外电极，所述外电极和绝缘层局部开设缺口使内电极部分裸露；所述机座设有脉冲电源，该脉冲电源分别输出高电位、中电位、低电位，所述内电极与所述脉冲电源的低电位相接，所述外电极与脉冲电源的高电位相接，所述主轴、夹头、工件均为导体，所述主轴与所述脉冲电源的中电位相接。

3.根据权利要求1所述的回转体窄深沟槽的电解线车削设备，其特征在于：还包括与主轴的轴向驱动器电连接的控制装置。

4.根据权利要求1所述的回转体窄深沟槽的电解线车削设备，其特征在于：所述机座安装有可作平面移动的二维微动平台，电解液槽固设于所述二维微动平台上侧。

5.根据权利要求4所述的回转体窄深沟槽的电解线车削设备，其特征在于：还包括与主轴的轴向驱动器电连接的控制装置，所述控制装置与所述二维微动平台电连接。

6.根据权利要求1所述的回转体窄深沟槽的电解线车削设备，其特征在于：所述电解液槽设有依次串接的吸液管、自吸泵、喷管，所述吸液管的下侧入口位于电解液槽的液位以下，所述喷管的出口位于电解液槽的液位以上的工件侧面处。