優(yōu)化異形深孔電解加工工藝

優(yōu)化異形深孔電解加工工藝

深孔加工在機械加工領域有著非常重要的地位，約占孔加工總量的40%。而隨著技術(shù)的開展，新式高強度、高硬度和高價值難加工異形深孔零件更廣泛地出現(xiàn)及應用于航空航天、換熱設備、醫(yī)療器械配件等領域，再加之加工深度、精度以及功率要求的不斷進步，如孔徑需求在0.3mm~2mm且形狀不規(guī)則的渦輪葉片氣膜冷卻孔；采用進氣道格柵隱身技術(shù)的隱形戰(zhàn)機中，格柵零件上排布的很多鈦合金傾斜方孔都使得異形深孔加工成為現(xiàn)代機械制作的要害工序和難點挑戰(zhàn)。

電解加工技術(shù)優(yōu)勢明顯

關于深孔加工，運用傳統(tǒng)鉆削工藝存在著刀具剛性不足、鉆頭易折斷、切屑難以排出等工藝缺點。運用電火花加工工藝，雖然工件資料硬度不受限制，但隨著孔深的添加，電極損耗嚴峻，加工功率大幅下降，制作本錢明顯添加；孔壁還存有再鑄層，需求運用磨粒流機械研磨加工，不僅精度低，還易存在去除不了的死角。

電解加工是一種創(chuàng)新工藝——利用金屬在電解液中產(chǎn)生電化學陽極溶解的原理對工件進行加工。沒有宏觀“切削力”和“切削熱”的效果，因此工件外表不會產(chǎn)生像切削加工中所形成的塑性變形層，也不會產(chǎn)生剩余應力，更不會像電火花在加工面上產(chǎn)生再鑄層，具有很低的外表粗糙度值，關于難加工資料、異形孔零件的加東西有明顯優(yōu)勢，且批量越大，單件出產(chǎn)本錢越低。

工藝安穩(wěn)性探求

然而，電解加工異形深孔零件時，加工空隙流場特性會極大影響電解液流速、壓力、溫度等散布情況，進而影響加工部位遍地溶解速率以及電解產(chǎn)品能否及時排出，終究決定了深孔零件的加工品質(zhì)。因此，合理優(yōu)化電解加工流場不僅能確保加工進程的安穩(wěn)性，還能在必定程度上進步加工功率和外表質(zhì)量。不少國內(nèi)外學者也曾就如何進步電解加工進程安穩(wěn)性開展很多研討，南京航空航天大學浦口先進制作研討院作為南京市第一批存案的新式研制組織，在電解加工領域就有著深入研討。

針對異形深孔電解加工工藝存在的進出口流場驟變、加工空隙流場散布不均、工藝安穩(wěn)性相對較差等問題，南京航空航天大學薛潤榮在趙建社教師的指導和協(xié)助下以深徑比大于10:1的異形孔零件為研討目標，對其加工開端、加工安穩(wěn)、加工穿透的各個階段流場散布進行仿真模擬與優(yōu)化研討，并配合埃馬克（EMAG）電解加工機床進行加工實驗，接連安穩(wěn)地加工出

高精度的異形深孔零件，以期為實際出產(chǎn)提供必定的學習與參閱。

實驗所選取的零件如圖1所示，深徑比為12:1，異形孔入口處為平面，出口處為半通半盲孔。電解加工進程中，東西陰極接電源負極，工件接電源正極，東西陰極以必定速度向下進給，電解液高速流過東西陰極與工件形成的加工空隙，帶走加工產(chǎn)品及焦耳熱，工件一側(cè)產(chǎn)生電化學溶解，完成工件加工成形，東西陰極外側(cè)涂覆絕緣層以避免加工過的孔壁產(chǎn)生二次電解。

流場優(yōu)化研討

加工穿透階段。如圖3所示，異形孔出口處為半通半盲，加工穿透瞬間加工空隙內(nèi)電解液很多缺失，簡單引發(fā)短路現(xiàn)象導致加工中斷，形成零件報廢與陰極損害?！搬槍σ陨蠁栴}，咱們采取了優(yōu)化陰極通液孔的方法來改圖1實驗所選取零件示意圖善加工穿透時的流場散布?！壁w教師介紹說。

依據(jù)通液孔流道截面積之和大于等于加工空隙流道截面積之和的原則，實驗團隊規(guī)劃了如圖4所示的單孔與多孔兩種通液結(jié)構(gòu)。并憑借埃馬克PTS800電解機床，將它們置于相同條件下進行加工穿透階段的比照。終究證明，相比單孔通液結(jié)構(gòu)，多孔通液結(jié)構(gòu)更能夠確保半通半盲孔加工穿透時，東西陰極與工件外表之間仍有必定流速的電解液經(jīng)過，更有利于加工穿透空隙流場安穩(wěn)性的進步。加工開端階段：如圖5（a）所示，由于實驗異形孔入口處為平面，加工空隙流場呈發(fā)散情況，東西陰極開端加工到安穩(wěn)加工的進程中流場存在驟變，易產(chǎn)生短路現(xiàn)象，一起會對工件外表非加工部位產(chǎn)生雜散腐蝕。為處理這一問題，實驗團隊提出了在工件外表放置帶絕緣導流板的方法，如圖5（b）所示，來削弱流場的發(fā)散程度，一起維護工件外表非加工部位不產(chǎn)生雜散腐蝕。加工安穩(wěn)階段：進入加工安穩(wěn)階段，加工空隙內(nèi)電解液需求具有必定流速，才干滿足排出電解產(chǎn)品與操控溫升的要求。而要想滿足電解液流速需求，設置合理的電解液進出口壓力是要害?！皯{借埃馬克PTS800電解機床可對加工電源參數(shù)、電解液參數(shù)等進行實時調(diào)理操控并及時取得加工反饋信息的優(yōu)勢特色，咱們能夠輕松完成不同進出口壓力的設置，并根據(jù)加工情況進行探求、調(diào)整，以獲取最合適的參數(shù)?！壁w教師介紹說。

 實驗團隊先取電解液出口壓力為0MP，進口壓力為逐漸遞加的不同數(shù)值進行分析發(fā)現(xiàn)，隨著進口壓力的添加，雖然電解液流速不斷上升，但是相鄰通液孔周圍的負壓區(qū)域也在逐漸添加。負壓區(qū)域添加時，當空隙內(nèi)壓力突降極易形成電解液氣化，氣泡積聚則會導致空穴現(xiàn)象，然后影響加工順利進行。要想消除負壓區(qū)域，只要恰當施加背壓。

 在取不同出口背壓與進口壓力值進行新一輪探求中，實驗團隊在重復的比照分析后終于找到了既能滿足電解液流速規(guī)劃要求，也能大大下降負壓區(qū)域的合理參數(shù)。

復合進給對流場影響

經(jīng)過添加背壓，雖然在必定程度上下降了負壓區(qū)域，但很難做到徹底消除，無法絕對保障工藝的安穩(wěn)性，南航師生們又開始思索進一步的優(yōu)化方案。“鑒于埃馬克電解機床具備振動進給功能，經(jīng)與教師重復討論后，咱們終究找到了處理方案——復合進給運動?！毖櫂s介紹道。