混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割方法及装置

1.本发明涉及一种混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割方法及装置，属于电化学加工技术领域。


背景技术：

2.管电极径向多孔冲液电解切割加工是选用侧壁含有多个射流孔的中空金属管作为工具电极、利用电解液径向喷射对工件进行电解切割的一种加工方法。加工过程中，电解液通过管电极侧壁上的多个射流孔直接喷射到前端加工间隙内，参与电解反应，并快速冲刷出电解产物。该方法显著提高了电解切割的加工效率和加工大厚度工件的能力，实现了大厚度直纹面结构的高效电解切割加工。
3.但是，管电极径向多孔冲液电解切割加工质量较差，主要表现在：切割大厚度工件时，切缝从上到下宽度不均匀，切缝侧壁杂散腐蚀严重、上下部分表面质量不一致。这是因为：在管电极径向多孔冲液电解切割加工过程中，电解液通过管电极侧壁上的多个射流孔径向喷射到前端加工间隙、参与完成电解反应后，沿管电极外壁与切缝侧壁之间的间隙流回到已加工出的切缝中，最终在重力作用下从切缝下端流出。而含有电解产物的这些废旧电解液在狭长切缝中的流速较慢，大量的废旧电解液滞留在切缝中，导致已加工出的切缝侧壁被二次电解腐蚀。此外，这些废旧电解液在切缝中的分布也不相同，在切缝上部分布较少、下部分布较多，导致切缝侧壁上部分杂散腐蚀程度较轻、下部分杂散腐蚀程度较重，出现切缝从上到下宽度不均匀、侧壁上下部分表面质量不一致问题。
4.如何提高管电极径向多孔冲液电解切割加工质量，实现大厚度直纹面结构的高质量高效切割加工，仍是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.针对管电极径向多孔冲液电解切割大厚度直纹面结构时切缝上下宽度不一致、侧壁表面质量较差等问题，本发明提出了一种混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割加工方法及装置。
6.所述的混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割方法，在管电极径向多孔冲液电解切割大厚度直纹面结构过程中，电解液通过管电极侧壁上的多个射流孔径向喷射到前端加工间隙内，快速参与电解反应，对工件切割加工，并冲刷出前端加工间隙内的电解产物，然后经管电极与切缝侧壁之间的间隙流到已加工出的切缝中。同时，混气电解液沿管电极轴向喷射到已加工出的切缝中，使得狭长切缝上下部的电解液流量相同，消除由于狭长切缝中电解液流量分布不均匀而导致的切缝侧壁上下部分表面质量不一致问题；大量的混气电解液将从前端加工间隙内流到切缝中的废旧电解液束缚成液束，缩小废旧电解液对切缝侧壁的二次电解腐蚀范围；混气电解液中含有大量的气体，冲到切缝中形成大量的气泡，降低了电解液电导率，减小对切缝侧壁的二次电解腐蚀程度，提升电解切割加工质
量。
7.混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割方法，沿管电极轴向喷射到切缝中的混气电解液的压力小于沿管电极径向喷射到前端加工间隙内的电解液的压力，这保证了轴向喷射出的混气电解液不会影响前端加工间隙内的流场，确保电解切割加工效率。
8.上述的混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割方法，沿管电极轴向喷射到切缝中的混气电解液的流量大于沿管电极径向喷射到前端加工内的电解液的流量，这保证了轴向喷射出的混气电解液束缚住从前端加工间隙内流到切缝中的废旧电解液，并将其快速冲出狭长切缝。
9.所述的混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割装置，该装置主要包括阴极夹具体、电机、旋转转接头、三通型喷嘴、管电极和工件。阴极夹具体包括竖直支架，所述竖直支架从上至下依次设有上支架、中支架和下支架。电机和接头安装在上支架表面，三通型喷嘴安装在中支架中。管电极上端连接到旋转转接头中，中部穿过三通型喷嘴，且与喷嘴同轴，下端安放在下支架中。电解切割加工时，电解液通过旋转转接头进入管电极内腔，然后从管电极侧壁上的多个射流孔径向喷射到前端加工间隙内；混气电解液从三通型喷嘴的横向入口进入，然后从下端喷嘴喷出，冲进已加工出的切缝中。三通型喷嘴上端安装有止水塞，防止混气电解液从上端喷出。数控机床控制管电极与工件之间的相对进给运动，完成对工件的切割加工；电机通过齿轮带动管电极快速旋转，完成转向切割加工。
10.本发明的有益效果在于：
11.1、本发明提出的混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割方法，加工过程中，混气电解液沿管电极轴向快速喷射到已加工出的切缝中，改善狭长切缝中废旧电解液的流动状态及分布，消除切缝上下宽度不同、切缝侧壁上下部分表面质量不一致问题，提升管电极径向多孔冲液电解切割加工质量。
12.2、大量混气电解液喷射到已加工出的切缝中，将从前端加工间隙内流到切缝中的废旧电解液束缚成液束，缩小废旧电解对切缝侧壁的二次电解腐蚀范围；同时，混气电解液中含有大量的气体，减低电解液电导率，减轻对切缝侧壁的二次电解腐蚀程度，提升管电极径向多孔冲液电解切割加工质量。
13.3、沿管电极轴向喷射出的混气电解液的压力小于沿管电极径向喷射出的电解液的压力，保证混气电解液轴向冲刷不会影响到前端加工间隙内的流场，确保管电极径向多孔冲液电解切割加工效率。
附图说明
14.图1为混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割示意图：竖直截面视图，
15.图2为混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割示意图侧视图；
16.图3为混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割示意图横截面视图；
17.图4为管电极径向冲液电解切割示意图竖直截面视图；
18.图5为管电极径向冲液电解切割示意图侧视图；
19.图6为管电极径向冲液电解切割示意图横截面视图；
20.图7为混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割装置结构示意图。
21.其标号名称分别为：1、混气电解液，2、电解液，3、管电极，4、射流孔，5、气泡，6、前
端加工间隙，7、工件，8、竖直支架，9、电机，10、旋转转接头，11、上支架，12、止水塞，13、三通型喷嘴，14、中支架，15、下支架。
具体实施方式
22.根据图1-3所示，对比图4-6，本发明提出的混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割加工过程中，压力较高、流量较小的电解液2通过管电极3侧壁上的多个射流孔4径向喷射到前端加工间隙6内，快速参与电解反应，对工件7切割加工，并冲刷出前端加工间隙7内的电解产物，然后经管电极3与切缝侧壁之间的间隙流到已加工出的切缝中；同时，压力较小、流量较大的混气电解液1沿管电极3轴向喷射到已加工出的切缝中，使得狭长切缝上下部的电解液2流量相同，并将从前端加工间隙6内流动切缝中的废旧电解液2束缚成液束，缩小废旧电解液2在狭长切缝中的分布范围，含有大量气体的混气电解液1也降低了切缝中废旧电解液2的电导率。
23.根据图7所示，本发明提出的混气电解液轴向冲刷辅助管电极径向冲液电解切割装置，主要包含有阴极夹具体、电机9、旋转转接头10、三通型喷射13、管电极3和工件7。阴极夹具体包含竖直支架8、上支架11、中支架14和下支架15。电机9和旋转转接头10安装在上支架11中。三通型喷嘴13安装在中支架14中。管电极3上端连接到旋转转接头10中，中部穿过三通型喷嘴13，且与喷嘴同轴，下端安放在下支架15中。电解切割加工时，电解液2通过旋转转接头10进入管电极3内腔，然后从管电极3侧壁上的多个射流孔4径向喷射到前端加工间隙6内；混气电解液1从三通型喷嘴13的横向入口进入，然后从下端喷嘴喷出，冲进已加工出的切缝中。三通型喷嘴13上端安装有止水塞12。数控机床控制管电极3与工件7之间的相对进给运动，完成对工件7的切割加工；电机9通过齿轮带动管电极3快速旋转，完成转向切割加工。