一種套筒類零件內表面微凸起的電解加工方法
【專利摘要】本發明提供了一種套筒類零件內表面微凸起電解加工方法，屬于電解加工領域。該方法利用微小群孔結構的彈性絕緣薄板，其面向零件一面進行導電化處理，并將其導電層與彈性絕緣薄板組成工具陰極，套筒類零件作為工件陽極，陰、陽極之間充滿電解液，陽、陰極分別與電源的正、負極連接，進行電解加工，在套筒類零件內表面制造出微凸起結構。采用本發明的電解加工方法，能夠在套筒類零件的內表面形成微凸起結構，且具有制造微凸起速度快和成本低等特點。
【專利說明】—種套筒類零件內表面微凸起的電解加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電解加工領域，具體涉及一種套筒類零件內表面微凸起的電解加工方法。
【背景技術】
[0002]在摩擦學的動力學潤滑領域中，彈流潤滑理論是在宏彈流的基礎上對微凸起產生的微彈流進行系列研究得到的新潤滑理論。微彈流動力潤滑理論，打破了機械領域中滾動接觸的機械零件表面越光滑越好的傳統觀點。具有微凸起結構接觸的粗糙表面有利于形成彈性流體動力油膜，能夠改善摩擦學特性，非但沒有降低機械零件表面抗磨損能力，反而大大提高承載能力和使用壽命，能夠滿足現代機械傳動高速、重載的要求，因此成為潤滑理論的重大突破。但目前國內外對于加工微凸起還是個難題。
[0003]目前，微凸起加工的主要方法有:(I)激光加工技術，是采用高能量、高重復度頻率的脈沖激光束在聚焦后的負離焦照射到工件表面實施預熱和強化，聚焦后的聚焦點入射到工件表面形成微小熔池，同時由側吹裝置對微小熔池施于設定壓力和流量的輔助氣體，使熔池中的熔融物按指定要求堆積到熔池邊緣形成圓弧形凸臺。這種加工方法對加工區域有燒蝕作用，形成微觀或宏觀裂紋，且加工成本高；(2)電火花加工技術，用單電極放電或微細線切割技術加工出陣列微小孔母電極，再用母電極反拷、平動放電技術加工圓柱陣列微凸起結構，采用電火花加工技術在零件表面制成具有一定規律的圖案也可以實現有效潤滑，但電火花放電熱蝕加工機理及電極損耗使其去除材料的微細化水平、加工精度及表面質量的提高受到限制；(3)LIKA(lithographie, galvanoformung und abformung)技術,采用LIGA技術可以獲得側壁陡直的微凸起結構，但是由于LIGA技術需要昂貴的同步輻射光源，成本高、周期長，從而限制了它的應用范圍。(4)電解加工技術，該方法是基于通電狀態下金屬材料發生電化學溶解原理，利用專門設計的工具電極，控制加工電壓、加工時間來實現微凸起的加工，不會出現應力和變形，加工表面質量高。但是，對于微結構的加工，電解加工技術所用的工具電極或掩膜結構的制作卻是其核心難題。2008年12月24日提出申請的中國專利CN101327537A揭露了一種高深寬比微細金屬群柱結構的電化學加工方法及專用工具，在其發明專利中，提出直接采用金屬網板作為工具陰極進行微細電解反拷(RECM)加工時，得到微凸臺結構。在此基礎上，該專利提出將絕緣層沉積在金屬網板的微細群孔側壁和背面后，有效減弱群柱表面的電場強度，從而得到高深寬比微細群柱結構。該方法在使用金屬網板制作微凸臺時，被加工表面及工具陰極未采用屏蔽措施，電解加工過程易產生雜散腐蝕現象，造成微凸臺形狀不規整、不明顯，尤其對于微小凸起結構的加工。在進行側壁和工具背面絕緣處理后，凸臺形狀清晰、完整，但其工具電極制作過程復雜，尤其對于在成百上千個微小孔側壁進行絕緣處理或采用其工具電極在孔內壁進行微細群柱結構的加工，難度很大。

【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對目前套筒類零件內表面微凸起結構加工方法的不足，提出了一種低成本且操作簡便的加工方法。
[0005]為了解決以上技術問題，本發明是通過以下技術方案予以實現的。
[0006]本發明一種套筒類零件內表面微凸起結構的電解加工方法，包括以下步驟:
Ca)制作帶有微小群孔結構，且由彈性絕緣薄板和導電層組成的工具陰極；
(b)將工具陰極固定于夾持裝置，并裝夾到精密機床上，加工時可驅動該夾持裝置使工具陰極向套筒類零件實現進給；
(C)套筒類零件作為電解陽極，將陽極、陰極分別與電解電源的正、負極相連，通入電解液，實施電解加工；
Cd)電解結束后，驅動陰極夾持裝置返回初始位置；
(e)控制工具陰極旋轉一定角度，再重新進給，實施電解加工；
Cf)重復上述(d)步驟和(e)步驟，直至套筒類零件內表面微凸起，全部電解加工過程結束。
[0007]與公知技術相比，本發明具有如下技術效果。
[0008]①絕緣薄板正對套筒類零件內壁一面進行導電化處理，形成導電層，薄板的其它面絕緣，這種結構將屏蔽微小群孔側壁、新生成的凸起表面之間的電場，從而保護新產生的微凸起不被蝕除；該結構簡單，制作方便，避免了微小群孔結構的內壁絕緣的難題；另外，對于在孔內壁或曲面結構上進行微凸起的加工，其工具電極的彈性屬性具有一定的優勢。
[0009]②工具電極相對于工件陽極做相對運動，從而加工出微凸起結構，而且制作的工具電極可以重復使用，從而大大降低了成本。
[0010]③對加工環境要求低，無需超凈空間，無需加熱。
[0011]綜上所述，利用本發明所加工的微凸起結構，具有成本低、效率高，且工具電極可以多次重復使用的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明套筒類零件內壁微結構加工所用的工具陰極示意圖。
[0013]圖2是本發明電解加工套筒類零件內表面微凸起結構的方法示意圖。
[0014]圖3是本發明電解加工套筒類零件內表面微凸起結構的過程示意圖。
[0015]圖4是本發明電解加工后的套筒類零件內表面微凸起結構示意圖。
[0016]圖中標號名稱:1、專用工具陰極；2、彈性絕緣薄板；3、導電層；4、工件陽極；5、電解液；6、電解電源；7、專用工具陰極夾持裝置；a、陰極進給方向。
【具體實施方式】
[0017]為了進一步了解本發明的內容，以下結合附圖和實施例詳述本發明，但本發明不局限于下述實施例。
[0018]微凸起結構能夠有效地起到減磨的作用，這在仿生機械試驗中已得到驗證。在電解加工過程中，擬采用3次電解成形，即每次電解加工內表面的1/3。(當然，也可采用其他次數的電解成形)。結合附圖，具體的加工實施過程依次經過以下步驟:
(I)參考圖1所示，采用鉆削加工技術，在彈性絕緣薄板2和導電層3 (—般采用惰性金屬，如鉬金等)上鉆出微小群孔結構，得到工具陰極I;
(2)參考圖2所示，將工具陰極I緊密貼合在與套筒類零件相同曲率半徑的夾持裝置7上，并與套筒類零件4 (工件陽極)內壁相隔一定距離；
(3)分別將套筒類零件4、工具陰極I與電解電源6的正、負極相連接；
(4)電解液5流入工具陰極I與套筒類零件4內壁之間；
(5)參考圖3所示，接通電源6，進行電解加工，在套筒內壁得到微凸起結構；
(6)參考圖4所示，加工結束后，關閉電源，移出加工件，在套筒內壁處得到一段微凸起結構。若想加工整個內表面具有微凸起結構，可將工具陰極旋轉一定角度，再重復第2步?第5步，直到電解加工全部完成。
【權利要求】
1.一種套筒類零件內表面微凸起的電解加工方法，其特征在于包括下列步驟: (a)制作帶有微小群孔結構，且由彈性絕緣薄板(2)和導電層(3)組成的工具陰極(I); (b)將工具陰極(I)固定于夾持裝置(7)，并裝夾到精密機床上，加工時可驅動該夾持裝置(7)使工具陰極(I)向套筒類零件(4)實現進給； (c)套筒類零件(4)作為電解陽極，將陽極、陰極分別與電解電源(6)的正、負極相連，通入電解液(5)，實施電解加工； Cd)電解結束后，驅動陰極夾持裝置(7)返回初始位置； (e)控制工具陰極(I)旋轉一定角度，再重新進給，實施電解加工； (f)重復上述(d)步驟和(e)步驟，直至套筒類零件內表面微凸起，全部電解加工過程結束。
【文檔編號】B23H3/00GK103433579SQ201310414136
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】李冬林, 楊樹寶, 王全先 申請人:安徽工業大學