本实用新型涉及电解加工设备制造领域，具体涉及一种大长径比钛合金复杂内螺旋线类零件的电解加工装置。
背景技术：
钛合金具有强度高、重量轻、耐腐蚀性好等优点，在航空航天、军事装备等领域应用广泛。但是，钛合金材料导热系数低，散热不好，采用传统机械拉削的方式加工钛合金异形内螺旋线类复杂零件，存在加工效率低、易粘刀、刀具磨损严重、加工质量差等技术瓶颈。而电解加工是一种非接触加工，具有加工表面质量好、生产效率高，无工具损耗、无切削应力等优点，为钛合金加工提供了一种有效的加工方法。
目前，使用加工炮钢材料的工装进行钛合金异形内螺旋线的电解加工时，由于电解加工本身为放热反应，且加工电流极大，而钛合金的导热性差，所以加工过程中产生的热量很难有效释放，导致出现点蚀现象非常明显、易发生短路、加工质量差等问题；夹具不能与工件紧密结合，会造成钛合金异形身管局部热量较高且不能及时散掉，夹具与工件间均匀导热对整个加工过程中的稳定性、可靠性具有重要作用。此外，传统的异形内螺旋线身管零件电解加工后，零件内残留的大量电解液会在拆卸工装夹具时，均流到机床床身，甚至溅到地面，浪费了大量的电解液，甚至对周围环境产生恶劣影响，且额外增加了工人的劳动强度。因此，电解液的循环回收再利用以及加工后工件的快速清洗是目前电解加工又一迫切需要解决的技术难题。
实用新型专利zl201811449362.3(一种兼具夹具导电装置)利用支撑板和上钢盖内衬铜瓦对工件进行夹持并导电。但是在应用到钛合金电解加工时，由于夹具与工件的接触面积有限，导电均匀性不足，导致工件表面部分位置电流密度过大，局部温度过高，加工无法正常进行；
实用新型专利zl201410627262.0(一种管状工件内壁封闭曲线槽的数控电解加工方法及其装夹夹具)采用工件一端与导向体固定连接，另一端与出液座固定连接，然后再将装好的管状工件直接固定在数控电解机床的夹具上。这种装夹方式需预先在工件上加工螺纹孔与夹具配合进行固定。但是，这种夹具无法实现工件整体的均匀导电。此外，由于钛合金很难机械加工，这种装夹方式在应用到钛合金电解加工时，存在预制螺纹孔很难加工，该夹具无法应用的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型为解决钛合金复杂内螺旋线类零件实际生产中存在的导电不均匀、局部过热、电解液不能循环利用浪费严重以及加工后工件手动清洗劳动强度大的问题，提供一种大长径比钛合金复杂内螺旋线类零件的电解加工装置。
为解决现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：一种钛合金复杂内螺旋线高效精密电解加工设备，其特征在于：包括床身，清液池、浊液池和清水池，床身上设置有2组弹性夹紧装置，2组弹性夹紧装置的左端床身上设置有双瓣式支撑，右端床身上设置有密封集液器；2组弹性夹紧装置之间设置有支撑座，所述的密封集液器的另一端连接有三通电磁阀，双瓣式支撑的另一端连接有四通电磁阀，三通电磁阀和四通电磁阀通过机床控制柜控制，四通电磁阀通过电解液通入管与清液池连通，三通电磁阀通过电解液回液管与浊液池连通，通过清水回液管与清水池连通；其特征在于：2组弹性夹紧装置通过导电编织带软性连接；
所述的弹性夹紧装置包括弹性夹持体和锥面锁紧套；所述的弹性夹持体的结构包括环形底座和设置于底座上的锥形柱体，锥形柱体沿轴向均布切割有若干个向内的轴向槽，使其具有弹性；所述的底座周向均布设置有若干个开口槽，相邻两个开口槽之间的底座上设置有螺纹通孔；所述的锥面锁紧套的结构包括环形底座和设置于底座上的柱体，底座上设置有与螺纹通孔相配合的螺纹孔，所述的锥形柱体从弹性夹持体的底座侧插入于锥面锁紧套的柱体内，弹性夹持体和锥面锁紧套通过紧固螺栓连接，导电编织带压设于紧固螺栓与锥面锁紧套接触处；
所述的支撑座的圆周上轴向设置有支撑座冷却通道，弹性夹持体沿轴向设置有弹性夹持体冷却通道；
所述的支撑座上设置有正极接线柱，正极接线柱与电源正极连接，成型阴极通过阴极拉杆与电源负极连接。
进一步，弹性夹持体的锥形柱体的锥度为3°～8°。
进一步，支撑座与床身之间设置有绝缘座。
与现有技术相比，本实用新型的优点如下：
1)本实用新型采用锁紧组件锥面配合锁紧工件的方式，在保证夹紧力的前提下，增大导电面积，实现了工件与夹紧装置的均匀导电，保证加工过程中产生的热量及时释放，接触面处温度分布均匀；
2)本实用新型2组弹性夹紧装置之间采用导电编织带连接，实现焦耳热在整个工件上均匀分布，避免局部温度过热影响电解加工质量和加工过程的稳定可靠性；
3)本实用新型在夹紧装置上设置冷却水通道，防止导电夹紧装置整体过热，影响加工区电解液的电导率，从而影响工件的加工尺寸和表面质量的一致性，极端情况甚至造成短路现象；
4)本实用新型在电解加工完成后，通过机床控制系统实现电磁阀的精确控制。首先，向已加工好的工件内注入高压水，实现工件内管中残余电解液的清理；其次，将高压空气注入已加工的工件管内，清除管内残留的液体，实现工件的高效清洗。
5)本实用新型控制方法，既实现了电解液的可持续循环再利用，又可大大降低工人清洗异形内螺旋线类零件的劳动强度。
附图说明：
图1为本实用新型整体图；
图2为锥面锁紧套的主视图；
图3为锥面锁紧套的左视图；
图4为弹性夹持体的主视图；
图5为弹性夹持体的左视图；
标记说明：1、三通电磁阀；2、密封集液器；3、弹性夹持体；4、锥面锁紧套；5、支撑座；6、导电编织带；7、工件；8、弹性夹持体冷却管；9、支撑座冷却管；10、成形阴极；11、阴极拉杆；12、双瓣式支撑；13、机床控制柜；14、四通电磁阀；15、正极接线柱；16、绝缘座；17、床身；18、清夜池；19、浊液池；20、清水池；
1-1、主回液管；1-2、清水回液管；1-3、电解液回液管；
2-1、密封圈；
3-1、紧固螺栓；3-2、螺钉；3-3、开口槽；
10-1、过滤结构；
14-1、清水通入管；14-2、电解液通入管；14-3、高压空气通入管；
18-1、电解液泵一；18-2、溢流阀一；18-3、精过滤装置；
19-1、粗过滤装置；19-2、溢流阀二；19-3、电解液泵二。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种大长径比钛合金复杂内螺旋线类零件的电解加工装置，如图1所示，包括密封集液器2、双瓣式支撑12、机床控制柜13、床身17，清液池18、浊液池19、清水池20、2组弹性夹紧装置；
上述床身17上设置有2组弹性夹紧装置，2组弹性夹紧装置的左端床身17上设置有双瓣式支撑12用于支撑工件7的左端，右端床身17上设置有密封集液器2；2组弹性夹紧装置之间设置有支撑座5，用于支撑工件7的中部，密封集液器2的另一端连接有三通电磁阀1，双瓣式支撑12的另一端连接有四通电磁阀14，三通电磁阀1和四通电磁阀14通过机床控制柜13控制，三通电磁阀1可以实现主回液管1-1与电解液回液管1-3、清水回液管1-2的接通。四通电磁阀14可实现清水通入管14-1、电解液通入管14-2、高压空气通入管14-3与阴极拉杆11的连通；
电解液经由清夜池18经由精过滤装置18-3，通过电解液泵18-1，进入电解液通入管14-2、阴极拉杆11，由成形阴极10进入加工间隙后，从电解液回液管1-3排出到浊液池19中，再通过粗过滤装置19-1，经由电解液泵二19-3进入清夜池18。其中溢流阀一18-2与溢流阀二19-2起回液的作用；
设置于浊液池19内的粗过滤装置19-1连同设置于清夜池18内的精过滤装置18-3连同具有过滤功能的阴极组成三级过滤结构，可以保证电解液的完全过滤。成形阴极10的过滤功能依靠内部设置的过滤结构10-1实现；
上述弹性夹紧装置包括弹性夹持体3和锥面锁紧套4；
弹性夹持体3的结构包括环形底座和设置于底座上的锥形柱体，锥形柱体的锥度为3°～8°，锥形柱体沿轴向均布切割有8条向内的轴向槽，使其具有弹性，获得弹性的锥形柱体可以向外绽开或向内缩紧，使得弹性夹持体3可以夹紧工件7，实现弹性夹持体3内表面与工件7外表面的紧密接触，确保接触部分良好、均匀导电；所述的底座周向均布设置有若干个开口槽3-3，相邻两个开口槽3-3之间的底座上设置有螺纹通孔3-4，如图4和图5所示；
锥面锁紧套4的结构包括环形底座和设置于底座上的柱体，底座上设置有与螺纹通孔3-4相配合的螺纹孔，如图2和图3所示，
上述弹性夹持体3的锥形柱体从弹性夹持体3的底座侧插入于锥面锁紧套4的柱体内，弹性夹持体3和锥面锁紧套4通过紧固螺栓3-1连接，弹性夹持体3与锥面锁紧套4构成一组弹性压紧装置，导电编织带6压设于紧固螺栓3-1与锥面锁紧套4接触处；
夹紧状态时，退出螺钉3-2穿过弹性夹持体3上的螺纹通孔3-4，退出螺钉3-2底端与锥面锁紧套4底面直接接触。需要退出时，拧动退出螺钉3-2，使弹性夹持体3与锥面锁紧套4彼此分离，实现工件的拆卸；
工件7的右端密封由回液套筒2上的密封圈2-1与端面压紧实现；工件7左端的密封由设置在成形阴极10与工件7之间的密封圈实现。
上述支撑座5的圆周上轴向设置有支撑座冷却通道9，弹性夹持体3沿轴向设置有弹性夹持体冷却通道8；
上述支撑座5上设置有正极接线柱15，正极接线柱15与电源正极连接，成型阴极10通过阴极拉杆11与电源负极连接，支撑座5与床身17之间设置有绝缘座16，保证机床床身17的整体绝缘。
工件7直径为ф30mm～ф150mm，管长为80mm～5000mm。
一种大长径比钛合金复杂内螺旋线类零件的电解加工装置的加工方法为：
1)将工件7的两端分别穿过左右两个弹性夹持体3，穿设于弹性夹持体3内；然后，将弹性夹持体3连同工件7穿过锥面锁紧套4，穿设于锥面锁紧套4内；将锥面锁紧套4设置于支撑座5上，调整轴向距离，使得工件7被支撑座5和双瓣式支撑12同时支撑，且其右端端面被密封集液器2密封；
2)调整弹性夹持体3与锥面锁紧套4的周向角度，使得紧固螺栓3-1可以同时穿过弹性夹持体3上的开口槽3-1与锥面锁紧套4上的螺纹孔；将导电编织带6压入紧固螺栓3-1与锥面锁紧套4接触处，拧紧紧固螺栓3-1，使两组弹性锁紧装置通过导电编织带6实现连接，且利用弹性夹持体3与锥面锁紧套4锥面接触，实现将轴向力转化为对工件的夹紧力，实现工件7的锁紧；
3)通过机床控制柜13控制三通电磁阀1与四通电磁阀14，接通主回液管1-1与电解液回液管1-3、电解液通入管14-2与阴极拉杆11，打开电解液泵一18-1与电解液泵二19-3向管道通入电解液，向各冷却管道通入冷却水，接通电源，开始对工件进行电解加工；
4)在加工完毕后，将阴极10退至最左端加工初始位置，通过机床控制柜13控制三通电磁阀1接通主回液管1-1与清水回液管1-2，控制四通电磁阀14接通清水通入管14-1与阴极拉杆11，实现向管道通入高压清水，注入的清水由回液管1-2排出，约3～8分钟；随后利用机床控制柜13控制三通电磁阀1接通主回液管1-1与清水回液管1-2，控制四通电磁阀14接通高压空气通入管14-3与拉杆11，向管道通入高压空气，由清水回液管1-2排出，约5～10分钟，至此，整个加工过程结束。
电解加工使用的电解液为复合电解液，采用正交设计与灰关联理论相结合的方法开展电解液配方选取；首先进行电解液配方的预试验研究。采用不同浓度nano3、naclo3复合电解液进行4因素3水平的正交试验，以工件表面、成型精度和材料去除率为主要目标，利用灰关联度分析的数据处理方法，对试验结果的数据进行统一量纲化处理，获得电解液各成分浓度与优化目标之间的关系。得到电解液配方为15％nano3+6％naclo3的复合电解液为初选结果；
为进一步提高加工效率，实现更高效稳定的电解加工，在15％nano3+6％naclo3复合电解液的基础上添加nacl成分。采用5％nacl+15％nano3+6％naclo3、10％nacl+15％nano3+6％naclo3和15％nacl+15％nano3+6％naclo3三种电解液配方进行对比试验。在电解液进口压力为1.0mpa～2.0mpa,电解液温度在26℃～40℃的范围内，进行极限进给速度试验。阴极进给速度从10mm/min开始，逐步提升，直至有火花或者短路状况出现，探索各个电解液配方下的极限进给速度。最终确定5％nacl+15％nano3+6％naclo3的复合电解液为最佳配方；
其余加工参数的确定是通过开展不同加工参数对材料去除率、表面粗糙度和加工间隙的影响，选取最佳的加工参数。最终确定各主要参数为：电解液温度：26℃～40℃，电解液进口压力为1.0mpa～2.0mpa，5％nacl+15％nano3+6％naclo3的复合电解液，可实现加工速度为10mm/min～40mm/min的长时间稳定可靠电解加工。
本实用新型采用锁紧组件锥面配合锁紧工件的方式，在保证夹紧力的前提下，增大导电面积，实现了工件与夹紧装置的均匀导电，保证加工过程中产生的热量及时释放，接触面处温度分布均匀；
本实用新型两组夹具之间采用导电编织带连接，实现焦耳热在整个工件上均匀分布，避免局部温度过热影响电解加工质量和加工过程的稳定可靠性；在夹具与内套筒上安装冷却水通道，防止导电夹紧装置整体过热，影响加工区电解液的电导率，从而影响工件的加工尺寸和表面质量，极端情况甚至造成短路现象；
本实用新型在电解加工完成后，通过机床控制系统实现电磁阀的精确控制。首先，向已加工好的工件内注入高压水，实现工件内管中残余电解液的清理。其次，将高压空气注入已加工的工件管内，清除管内残留的液体，实现工件的高效清洗。
本实用新型控制方法，既实现了电解液的可持续循环再利用，又大大降低了工人清洗异形内螺旋线类零件的劳动强度。
以上所述仅是本实用新型的优选实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围，应当指出，对本技术领域的普通技术人员在不脱离本实用新型原理的前提下，对其进行若干改进与润饰，均应视为本实用新型的保护范围。
1.大长径比钛合金复杂内螺旋线类零件的电解加工装置，包括床身（17），清液池（18）、浊液池（19）和清水池（20），床身（17）上设置有2组弹性夹紧装置，2组弹性夹紧装置的左端床身（17）上设置有双瓣式支撑（12），右端床身（17）上设置有密封集液器（2）；2组弹性夹紧装置之间设置有支撑座（5），所述的密封集液器（2）的另一端连接有三通电磁阀（1），双瓣式支撑（12）的另一端连接有四通电磁阀（14），三通电磁阀（1）和四通电磁阀（14）通过机床控制柜（13）控制，四通电磁阀（14）通过电解液通入管（14-2）与清液池（18）连通，三通电磁阀（1）通过电解液回液管（1-3）与浊液池（19）连通，通过清水回液管（1-2）与清水池（20）连通；其特征在于：2组弹性夹紧装置通过导电编织带（6）软性连接；
所述的弹性夹紧装置包括弹性夹持体（3）和锥面锁紧套（4）；所述的弹性夹持体（3）的结构包括环形底座和设置于底座上的锥形柱体，锥形柱体沿轴向均布切割有若干个向内的轴向槽，使其具有弹性；所述的底座周向均布设置有若干个开口槽（3-3），相邻两个开口槽（3-3）之间的底座上设置有螺纹通孔（3-4）；所述的锥面锁紧套（4）的结构包括环形底座和设置于底座上的柱体，底座上设置有与螺纹通孔（3-4）相配合的螺纹孔，所述的锥形柱体从弹性夹持体（3）的底座侧插入于锥面锁紧套（4）的柱体内，弹性夹持体（3）和锥面锁紧套（4）通过紧固螺栓（3-1）连接，导电编织带（6）压设于紧固螺栓（3-1）与锥面锁紧套（4）接触处；
所述的支撑座（5）的圆周上轴向设置有支撑座冷却通道（9），弹性夹持体（3）沿轴向设置有弹性夹持体冷却通道（8）；
所述的支撑座（5）上设置有正极接线柱（15），正极接线柱（15）与电源正极连接，成型阴极（10）通过阴极拉杆（11）与电源负极连接。
2.根据权利要求1所述的大长径比钛合金复杂内螺旋线类零件的电解加工装置，其特征在于：所述的弹性夹持体（3）的锥形柱体的锥度为3°～8°。
3.根据权利要求1或2所述的大长径比钛合金复杂内螺旋线类零件的电解加工装置，其特征在于：所述的支撑座（5）与床身（17）之间设置有绝缘座（16）。
技术总结