一种电解插削装置及电解加工机床

摘要

本发明公开一种电解插削装置及电解加工机床，其中的电解插削装置包括阴极导杆，所述阴极导杆与电源负极连接，且所述阴极导杆中空设置；所述阴极导杆的中空腔体内设有抽液通道，所述抽液通道的上端延伸至阴极导杆外部，且抽液通道的上端与抽液泵连接，所述抽液通道的下端穿过阴极导杆的底部后与外部连通，所述抽液通道的下端构成抽液端口；所述抽液通道与阴极导杆的中空腔体内壁之间形成进液通道，该进液通道与电解液供液装置连接；所述阴极导杆外壁上设有若干个喷液出口，该喷液出口与所述进液通道连通设置。本发明尤其适用于盲孔内齿轮、键槽的加工，有利于提高插削加工质量和效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学特种加工领域，具体涉及一种电解插削装置及电解加工机床。

背景技术

齿轮传动作为传统的机械传动方式，通过齿轮间的啮合来传递动力，具有传递平稳、传递比精准、结构紧凑等优点。相比于外齿轮结构，内齿轮结构的传递中心距小，重合度大，因此内齿轮的承载力、传递效率更高，工作时噪声更小，在汽车制造、船舶机械、航空航天、机械仪表等机械传动中广泛应用。

内齿轮结构通常采用传统的插削或拉削工艺加工，但对于难加工材质的工件，加工过程中往往会导致严重的刀具损耗，并且生产效率低，加工成本高。而且在很多情况下，由于结构限制，无法使用高效的拉削工艺，尤其对于盲孔的内齿轮加工，仅能单齿逐一顺序插削加工。相比于其它加工技术，电解加工具有高加工效率、高表面质量、工具无损耗、无切削力以及不受材料力学性能影响等优点，特别适合其他方法难加工或不能加工的构件加工难题。

申请公布号为CN 109500462的发明专利申请公开了一种间歇式脉冲电解加工装置及内键槽加工方法，其公开的技术方案存在以下缺陷：当电解液填满内腔后，电解液从工件上的孔溢出，使得工件的内键槽加工位置浸泡在电解液里，使得在电解加工过程中，电解的阴极和阳极一直保持电连接，极易造成加工过程的短路，且电解液流速损耗，造成蚀除产物排屑的困难，加工质量差、效率低。同时，申请公布号为CN 113305378 A的发明专利申请公开了一种电解加工装置及其加工方法；其公开的技术方案存在以下问题：对于盲孔内齿轮、键槽的加工，由于盲孔底部不导通，进入到盲孔内的电解液无法排出，只能等到盲孔内腔满溢出，因此对于盲孔的加工一直处于浸液式加工，阻碍了蚀除产物的有效排出，降低了电解液的流速，同样也极易造成加工短路，无法进行深盲孔加工。

因此，有必要提出一种尤其适用于盲孔内齿轮、键槽加工的电解插削装置，以提高内齿轮、键槽的加工效率和加工质量。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种电解插削装置，该插削装置尤其适用于盲孔内齿轮、键槽的加工，有利于提高插削加工质量和效率。

本发明的另一目的在于提供一种包含上述电解插削装置的电解加工机床。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种电解插削装置，包括阴极导杆，所述阴极导杆与电源负极连接，且所述阴极导杆中空设置；所述阴极导杆的中空腔体内设有抽液通道，所述抽液通道的上端延伸至阴极导杆外部，且抽液通道的上端与抽液泵连接，所述抽液通道的下端穿过阴极导杆的底部后与外部连通，所述抽液通道的下端构成抽液端口；所述抽液通道与阴极导杆的中空腔体内壁之间形成进液通道，该进液通道与电解液供液装置连接；所述阴极导杆外壁上设有若干个喷液出口，该喷液出口与所述进液通道连通设置。

上述电解插削装置的工作原理是：

本发明的阴极导杆与机床的升降机构连接，工作时，阴极导杆与电源负极连接，待加工的工件与电源正极连接。加工时，升降机构驱动阴极导杆伸进待加工工件的盲孔或通孔内部，并往复升降，实现插削加工；与此同时，电解液供液装置运行，向阴极导杆内部的进液通道供给电解液，电解液经过进液通道后，通过喷液出口喷出，直喷在工件内壁上，利用阳极腐蚀的作用，实现对工件内壁的插削加工。在加工过程中，尤其是对盲孔的加工过程中，抽液通道的抽液端口位于阴极导杆的底部，甚至可设置在阴极导杆的底部以下，因此抽液通道的抽液端口在加工过程中位于盲孔的内腔底部，在抽液泵的作用下，通过抽液通道能够及时地将盲孔内的电解液以及蚀除产物向外排出，避免长时间残留在盲孔内部，同时避免电解液过多促使阴极和阳极连接短路，有利于确保插削加工的正常进行，并且提高盲孔内齿轮、内键槽的插削加工精度。

本发明的一个优选方案，所述阴极导杆的上端设有四通阀头，该四通阀头的四个接口呈“十”字型设置；其中，所述阴极导杆的中空腔体顶部与四通阀头的底部接口连通，四通阀头两侧的接口均为进液端口，所述进液端口与所述电解液供液装置连接，四通阀头顶部的接口与抽液通道连接。

优选地，所述阴极导杆的中空腔体内设有抽液管，该抽液管的内腔构成所述抽液通道。

优选地，所述抽液管的上端穿过所述阴极导杆上端后继续向上延伸设置，并延伸至所述四通阀头顶部的接口外；所述抽液管的下端穿过所述阴极导杆下端后继续向下延伸设置。

本发明的一个优选方案，所述阴极导杆内设有导向管，该导向管外套设置在所述抽液通道外，且位于所述进液通道中；所述导向管的顶部从上往下倾斜设置，且与阴极导杆上的喷液出口对应设置。

本发明的一个优选方案，所述喷液出口设有多个，且该多个喷液出口沿阴极导杆的圆周方向等间距设置；所述阴极导杆的外部设有插削齿形件，该插削齿形件上设有多个与待加工的内齿匹配的齿形，多个齿形设置在多个喷液出口的上方，且多个齿形与所述多个喷液出口一一对应设置。

优选地，所述插削齿形件的下方设有出液挡环，该出液挡环设置在阴极导杆外；其中，所述出液挡环的顶部设有多个沿圆周排列的过液槽，相邻两个过液槽之间设有隔液台阶；所述多个过液槽的内侧与多个喷液出口对应设置，所述插削齿形件的多个齿形与多个过液槽一一对应设置且齿形的底部设置在过液槽的上方，所述过液槽与齿形底部之间的间隙形成喷液通道。

本发明的一个优选方案，所述插削齿形件为分体式结构，包括支撑件和齿形片，所述齿形片与支撑件可拆卸连接，所述齿形片设置在支撑件的底部；所述支撑件包括连接环以及齿形支撑，所述齿形支撑上设有多个与齿形片对应设置的支撑齿。

本发明的一个优选方案，所述阴极导杆上设有导电环，该导电环与电源阴极连接。

一种电解加工机床，包括所述电解插削装置、装夹平台、升降机构、脉冲电源以及电解液循环与供给系统；其中，所述电解插削装置的阴极导杆与升降机构的动力输出件连接，所述装夹平台包括用于装夹工件的夹具以及驱动所述夹具横向和纵向移动的平面移动驱动机构。本实施例中，阴极导杆上的导电环与脉冲电源的阴极连接；加工时，升降机构持续驱动阴极导杆向下进给或往复进给插削加工，最终实现内齿、内键槽的成型。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明的电解插削装置通过抽液通道的设置，在电解插削加工过程中，能够及时地将电解液和蚀除产物排出盲孔内腔外，有效避免短路的发生，并且能更好地进行阳极腐蚀加工，尤其适用于盲孔的内齿和内键槽的加工，有利于提高内齿、内键槽的加工精度。

附图说明

图1-图9为本发明的电解插削装置的第一种具体实施方式的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为侧视图，图3为图2中A-A的剖视图，图4为立体图，图5为阴极导杆下端的局部立体图，图6为加工时与工件配合的局部剖视图，图7为插削齿形件的爆炸图，图8为出液挡环的立体图，图9为阴极导杆的立体图。

图10为本发明的电解插削装置的第二种具体实施方式中的插削齿形件的立体图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1-图9，本实施例中的电解插削装置，包括阴极导杆1，所述阴极导杆1与电源负极连接，且所述阴极导杆1中空设置；所述阴极导杆1的中空腔体内设有抽液通道10，所述抽液通道10的上端延伸至阴极导杆1外部，且抽液通道10的上端与抽液泵连接，所述抽液通道10的下端穿过阴极导杆1的底部后与外部连通，所述抽液通道10的下端构成抽液端口；所述抽液通道10与阴极导杆1的中空腔体内壁之间形成进液通道11，该进液通道11与电解液供液装置连接；所述阴极导杆1外壁上设有若干个喷液出口12，该喷液出口12与所述进液通道11连通设置。

参见图1-图4，所述阴极导杆1的上端设有四通阀头2，该四通阀头2的四个接口呈“十”字型设置；其中，所述阴极导杆1的中空腔体顶部与四通阀头2的底部接口连通，四通阀头2两侧的接口均为进液端口9，所述进液端口9与所述电解液供液装置连接，四通阀头2顶部的接口与抽液通道10连接。通过四通阀头2的设置，便于进液通道11和抽液通道10的安装固定，并且以便抽液泵和电解液供液装置的连接，以实现电解液的供给和抽出；同时，设置两个进液端口9，有利于快速有效地供给电解液，并有利于提高电解液在进液通道11处的流速，从而提高最终喷出的速度，实现对工件的有效冲击，提高精准度，提高电解加工精度。

参见图1-图4，所述阴极导杆1的中空腔体内设有抽液管8，该抽液管8的内腔构成所述抽液通道10。所述抽液管8的上端穿过所述阴极导杆1上端后继续向上延伸设置，并延伸至所述四通阀头2顶部的接口外；所述抽液管8的下端穿过所述阴极导杆1下端后继续向下延伸设置。本实施例中，所述抽液管8的上端以及四通阀头2两侧的进液端口9处均设有快插接头4，以便与抽液泵或电解液供液装置连接，提高连接配合度以及密封性。本实施例中的抽液管8的下端延伸至阴极导杆1外，有利于让抽液管8的下端(即抽液端口)更加方便地对盲孔内腔底部的电解液和蚀除产物进行抽吸排出，避免长时间的残留在盲孔中，从而提高电解插削加工精度。当然，抽液管8的下端也可与阴极导杆1的底部平齐设置；而抽液管8的上端也可从阴极导杆1的侧面伸出，伸出位置处于进液端口9的上方即可。

参见图3，所述阴极导杆1内设有导向管13，该导向管13外套设置在所述抽液管8外，且位于所述进液通道11中；所述导向管13的顶部从上往下倾斜设置，且与阴极导杆1上的喷液出口12对应设置。本实施例中，所述导向管13的顶部从上往下倾斜设置，且倾斜面呈弧形设置，这样进一步提高导向管13顶部的导向效果，以便电解液更加快速地从进液通道11流向喷液出口12处，从而完成电解液的喷出。本实施例中，所述导向管13包括大径段和小径段，所述大径段设置在小径段的上方，所述阴极导杆1的中空内腔设有与导向管13配合的台阶结构；这样，便于导向管13的安装，并且有利于防止在电解液的冲击下导向管13的轴向位置发生移动，有利于确保导向管13的位置精度，从而确保电解液的正常喷出。进一步地，所述导向管13的小径段伸出至阴极导杆1的底部以下，且通过小螺母7实现与阴极导杆1以及抽液管8的锁紧固定。

参见图3-图5和图9，所述喷液出口12设有多个，且该多个喷液出口12沿阴极导杆1的圆周方向等间距设置；所述阴极导杆1的外部设有插削齿形件5，该插削齿形件5上设有多个与待加工的内齿匹配的齿形，多个齿形设置在多个喷液出口12的上方，且多个齿形与所述多个喷液出口12一一对应设置。这样，通过插削齿形件5的设置，实现对盲孔、通孔的内齿进行加工，齿形设置在喷液出口12的上方，使得在上下移动插削加工过程中，确保喷液出口12喷出的电解液处于齿形与工件之间的间隙，以实现电解腐蚀加工。进一步地，所述插削齿形件5的下方设有出液挡环14，该出液挡环14设置在阴极导杆1外；其中，所述出液挡环14的顶部设有多个沿圆周排列的过液槽15，相邻两个过液槽15之间设有隔液台阶16；所述多个过液槽15的内侧与多个喷液出口12对应设置，所述插削齿形件5的多个齿形与多个过液槽15一一对应设置且齿形的底部设置在过液槽15的上方，所述过液槽15与齿形底部之间的间隙形成喷液通道。通过出液挡环14的设置，与插削齿形件5形成配合，以便形成开口较小且与工件的内齿匹配的喷液通道，有利于提高电解液喷出的速度和精准度；与此同时，还可通过匹配不同过液槽15尺寸的出液挡环14，从而对喷液通道进行调整，以适应不同加工需求，提高整个装置的灵活性。进一步地，本实施例中，所述出液挡环14的下方还设有大螺母6，通过大螺母6以便实现对出液挡环14的锁紧固定，提高整个结构的稳定性。

参见图7，本实施例中，所述插削齿形件5为分体式结构，包括支撑件和齿形片17，所述齿形片17与支撑件可拆卸连接，所述齿形片17设置在支撑件的底部；所述支撑件包括连接环19以及齿形支撑20，所述齿形支撑20上设有多个与齿形片17对应设置的支撑齿。采用分体式结构的插削齿形件5，有利于提高对内齿加工的灵活性，可根据内齿加工的类型和精度要求等，更换合适的齿形片17，以提高加工便捷性。同时，分体式结构的插削齿形件5加工制造简单、制造成本低。本实施例中，所述齿形片17的顶部设有安装柱18，连接环19底部设有与安装柱18对应的安装孔，安装时将齿形片17上的安装柱18与连接环19上的安装孔对应安装，从而完成两者的装配。

参见图1-图4，所述阴极导杆1上设有导电环，该导电环与电源阴极连接。通过导电环的设置，便于阴极导杆1与电源的阴极连接，从而以便实现电解插削加工。

参见图1-图9，本实施例的电解插削装置的工作原理是：

本发明的阴极导杆1与机床的升降机构连接，工作时，阴极导杆1与电源负极连接，待加工的工件与电源正极连接。加工时，升降机构驱动阴极导杆1伸进待加工工件的盲孔或通孔内部，并往复升降进给或持续进给，实现插削加工；与此同时，电解液供液装置运行，向阴极导杆1内部的进液通道11供给电解液，电解液经过进液通道11后，通过喷液出口12喷出，直喷在工件内壁上，利用阳极腐蚀的作用，实现对工件内壁的插削加工。在加工过程中，尤其是对盲孔的加工过程中，抽液通道10的抽液端口位于阴极导杆1的底部，甚至可设置在阴极导杆1的底部以下，因此抽液通道10的抽液端口在加工过程中位于盲孔的内腔底部，在抽液泵的作用下，通过抽液通道10能够及时地将盲孔内的电解液以及蚀除产物向外排出，避免长时间残留在盲孔内部，同时避免电解液过多促使阴极和阳极连接短路，有利于确保插削加工的正常进行，并且提高盲孔内齿轮、内键槽的插削加工精度。

本实施例还公开一种电解加工机床，包括所述电解插削装置、装夹平台、升降机构、脉冲电源以及电解液循环与供给系统；其中，所述电解插削装置的阴极导杆1与升降机构的动力输出件连接，所述装夹平台包括用于装夹工件的夹具以及驱动所述夹具横向和纵向移动的平面移动驱动机构。本实施例中，阴极导杆1上的导电环与脉冲电源的阴极连接；加工时，升降机构持续驱动阴极导杆1向下进给或往复进给插削加工，最终实现内齿、内键槽的成型。

相对于其它加工技术，电解加工具有加工效率高、表面质量高、插削加工无工具损耗、无插削力、不受材料力学性能的影响，保证内齿精度又能提高加工效率。对于盲孔及通孔内齿轮的电解成型插削加工，本实施例公开的电解插削装置和加工机床，不存在传统插削加工出现的问题，插削步骤简单、操作便捷、可控性高、控制稳定，并且阴极导杆1上的插削齿形件5变换也方便。有利于缩短零件的加工时间，并且加工精度得到了提高，开启了齿轮加工行业内齿加工的新局面。另外，本实施例公开的电解插削装置的阴极导杆1结构简单，并且结构紧凑，体型较小，代替了原有的笨重结构，减少了设备的投入，能够缩短加工周期，降低生产成本，提高了产品利润有利于市场竞争力的提升。

实施例2

参见图10，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例的插削齿形件5为整体式结构，其中的齿形底部水平设置，当然齿形底部也可倾斜设置；采用整体式结构，具有强度高、装配简单等优点。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。