（機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)論文）線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)—機(jī)械加工試驗(yàn)研究.pdf

摘要 電化學(xué)機(jī)械加工技術(shù)是特種加工領(lǐng)域內(nèi)重要的加工手段，該技術(shù)是利用 電化學(xué)陽(yáng)極溶解原理和機(jī)械刮膜作用的復(fù)合實(shí)現(xiàn)金屬去除的技術(shù)。由于綜合 了電解加工和機(jī)械加工的優(yōu)點(diǎn)，具有加工成本較低，加工精度較高的特點(diǎn)， 在對(duì)零件的拋光和平面及曲面的加工中有一定的應(yīng)用。本文所研究的線(xiàn)型復(fù) 合工具電化學(xué)機(jī)械加工技術(shù)使用新型復(fù)合工具，具有簡(jiǎn)化加工間隙控制、高 效去除鈍化膜等特點(diǎn)，可以豐富電化學(xué)機(jī)械加工的理論與實(shí)踐內(nèi)容。 實(shí)現(xiàn)線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)機(jī)械加工的關(guān)鍵一環(huán)就是線(xiàn)型復(fù)合工具的研 制。本文在電化學(xué)機(jī)械加工方法理論的指導(dǎo)下，以課題前期試制的復(fù)合工具 為基礎(chǔ)，研制出了一種制作工藝簡(jiǎn)單、可靠，具有良好的磨料粘接強(qiáng)度和良 好的絕緣性的線(xiàn)型復(fù)合工具。經(jīng)過(guò)對(duì)工具進(jìn)行有限元應(yīng)力應(yīng)變分析和模態(tài)分 析后，確認(rèn)該工具符合加工試驗(yàn)的要求，并在其后的試驗(yàn)中進(jìn)行了效果驗(yàn)證 和參數(shù)優(yōu)化。 試驗(yàn)使用了自行設(shè)計(jì)的設(shè)備。該設(shè)備采用p c 機(jī)加運(yùn)動(dòng)控制卡的控制方 式能實(shí)現(xiàn)兩軸的運(yùn)動(dòng)進(jìn)給和聯(lián)動(dòng)；能實(shí)現(xiàn)工具的兩端夾持，而且兩端的夾頭 均能輸出動(dòng)力并保持轉(zhuǎn)速同步；設(shè)計(jì)了進(jìn)電裝置和密封裝置并能穩(wěn)定工作； 其主軸轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)，夾持工具的長(zhǎng)度亦可調(diào)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用了有限元應(yīng) 力應(yīng)變分析和模態(tài)分析，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。整臺(tái)設(shè)備 較好的滿(mǎn)足了線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)機(jī)械加工的試驗(yàn)要求。 本文建立了復(fù)合工具機(jī)械作用對(duì)粗糙度影響的簡(jiǎn)化模型，并利用該模型 進(jìn)行了多個(gè)參數(shù)的仿真，在其后的試驗(yàn)中用試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)照 和分析在對(duì)c r l 2 淬火鋼進(jìn)行的拋光試驗(yàn)中，首先對(duì)加工c r l 2 淬火鋼的電 解液進(jìn)行了配比試驗(yàn)，得出了較優(yōu)的加工配比，然后采用了單因素方差分析、 雙因素方差分析和3 水平7 因素的正交試驗(yàn)方法進(jìn)行了拋光試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn) 得出的大量數(shù)據(jù)和分析圖表，進(jìn)行了加工各參數(shù)顯著性分析、趨勢(shì)分析、最 優(yōu)化加工參數(shù)組合文章最后總結(jié)了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象并指出了需要進(jìn)一 步提高和改善的地方 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 關(guān)鍵詞：電化學(xué)一機(jī)械加工，線(xiàn)型復(fù)合工具，難加工金屬材料，試驗(yàn)研究 a b s t r a c t t h ee l e c t r o c h e m i s t r ym a c h i n e - f i n i s h i n gt e c h n o l o g yi st h ei m p o r t a n tp r o c e s s i n g m e t h o di nt h es p e c i a lp r o c e s s i n gd o m a i n i ti st e c h n o l o g yt h a tc o m p o u n dt h e e l e c t r o c h e m i s t r ya n o d et h e o r yo fd i s s o c i a t i o nw i t ht h ef u n c t i o no fm e c h a n i c a l s c r a p i n gp a s s i v ef i l m s b e c a u s es y n t h e s i z e dt h ee l e c t r o l y s i sp r o c e s s i n ga n dt h e m a c h i n e - f i n i s h i n gm e r i t ，t h ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g yi sl o wc o s t ，a n dp r e c i s i o n ， a n du s e di np o l i s h i n gt h ep l a n ea n dc u r v e ds u r f a c e t h i sa r t i c l es t u d i e st h e l i n e a rc o m p o u n dt o o le l e c t r o c h e m i s t r ym a c h i n e r yp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yw h i c h u s en e wc o m p o u n dt o o l ，a n ds i m p l i f yg a pc o n t r o lp r o c e s s i n g ，a n dh i g h l y e f f e c t i v e e l i m i n a t e p a s s i v e f i l m s t h i s t e c h n o l o g ym a y e n r i c ht h e e l e c t r o c h e m i s t r ym a c h i n e f i n i s h i n gt h e o r ya n dt h ep r a c t i c ec o n t e n t ak e y p o i n t o fr e a l i z a t i o n l i n e a r i t yc o m p o u n d t o o l e l e c t r o c h e m i s t r y m a c h i n e - f i n i s h i n g i s t h e l i n e a r c o m p o u n d t o o l d e v e l o p m e n t u n d e r e l e c t r o c h e m i s t r ym a c h i n e - f i n i s h i n gm e t h o dt h e o r yi n s t r u c t i o n ，t a k i n gt h ee a r l i e r p e r i o dt r i a lm a n u f a c t u r i n gc o m p o u n dt o o la saf o u n d a t i o n ，t h i sa r t i c l ed e v e l o p e d o n ek i n do fl i n e a rc o m p o u n dt o o lw h i c hc a nb es i m p l em a n u f a c t u r e d ，w h i c hi s r e l i a b l e ，a n dw h i c hh a st h eg o o dg r i n d i n gc o m p o u n dc e m e n t a t i o ni n t e n s i t ya n d t h eg o o di n s u l a t i o n t h i sa r t i c l eh a sc a r r i e do nt h ee f f e c tc o n f i r m a t i o na n dt h e p a r a m e t e ro p t i m i z a t i o ne x p e r i m e n t t h ee x p e r i m e n t sp l a t f o r mh a sb e e nr e d e s i g n e d t h i se q u i p m e n tu s e dp ca n dt h e m o v e m e n tc o n t r o lc a r dt or e a l i z et w oa x i sm o v e m e n to ff e e d sa n dt h el i n k a g e ；i t r e a l i z e dt h eb o t hs i d e so ft o o lc a r t r i d g et ob ea b l et oo u t p u tt h ep o w e ra n dt o m a i n t a i nt h er o t a t i o n a ls p e e ds y n c h r o n i z a t i o n ；i th a sd e s i g n e dt h ee l e c t r i c a l b r u s ha n dt h es e a ls t r u c t u r ew h i c hc a ns t e a d yw o r k i t sm a i na x l er o t a t i o n a l s p e e dm a yi n10 0 3 0 0 0r m i na d j u s t m e n t s ，a n ds u p p o r to nb o t hs i d e sa d j u s t m e n t o ft h et o o ll e n g t ha l s o t h ee n t i r ee q u i p m e n ts a t i s f i e dt h er e q u e s to fl i n e a r c o m p o u n dt o o le l e c t r o c h e m i s t r ym a c h i n e f i n i s h i n ge x p e r i m e n tw e l l 1 1 1 奎三堊查蘭三主竺圭蘭竺蘭蘭。 t h i sa r t i c l ea l s ot op r o c e s s e dt h ee l e c t r o l y t eo ft h ec r l 2c h i l l e ds t e e li nt h e f o u n d a t i o no fc o r r e l a t i o nd a t a ，a n dc a r r yo nt h ee l e c t r o l y t ed e n s i t yp r o p o r t i o n e x p e r i m e n t i th a so b t a i n e dt h es u i t a b l ee l e c t r o l y t ed e n s i t yp r o p o r t i o n t h ea r t i c l ec a r r i e do nt h ee x p e r i m e n tt ot h ec r l 2c h i l l e ds t e e lw i t ht h en e w d e v e l o p e dt h ec o m p o u n dt o o la n de q u i p m e n t t h ea r t i c l eh a sc a r r i e do nt h e e x p e r i m e n to fc h i l l e ds t e e lp o l i s h i n gb ys i n g l ef a c t o rv a r i a n c ea n a l y s i s ，t h e d o u b l ef a c t o rv a r i a n c ea n a l y s i sa n d3l e v e l7f a c t o ro r t h o g o n a le x p e r i m e n t a c c o r d i n gt ot h em a s sd a t aa n da n a l y s i sg r a p h i c so b t a i n e db ye x p e r i m e n t ，t h e a r t i c l eh a sp r o c e s s e dv a r i o u sp a r a m e t e r ss i g n i f i c a n c ea n a l y s i s ，t h et r e n d a n a l y s i sa n dt h eo p t i m i z e dp r o c e s s i n gp a r a m e t e r a f t e rt h a t ，t h ea r t i c l ec a r r i e d o nt h ec u t t i n gp r o c e s s i n ga c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i sr e s u l to fe x p e r i m e n to fc r12 a n do b t a i n e dt h es u c c e s s f i n a l l yt h ea r t i c l eh a sc o n t r a s t e dt h el i n e a rc o m p o u n d t o o l e l e c t r o c h e m i s t r ym a c h i n e f i n i s h i n g a n d p u r em e c h a n i c a l ，t h ep u r e e l e c t r o l y s i sp r o c e s s i n g w i t hs u r f a c eq u a l i t y ，w h i c hc o n f i r m e dt h el i n e a r c o m p o u n dt o o le l e c t r o c h e m i s t r ym a c h i n e - f i n i s h i n gs u r p a s st h ep u r em a c h i n e r y a n dt h ee l e c t r o l y s i sp r o c e s s i n g t h ea r t i c l ef i n a l l ys u m m a r i z e dt h em a s s i v et e n t a t i v ed a t aa n dt h ep h e n o m e n o n ， a n dh a dp oi n t e do u tt h em a t t e rt h a tn e e d sf u r t h e rt oe n h a n c e k e yw o r d s ： e l e c t r o c h e m i s t r ym a c h i n e ，l i n e a r c o m b i n e dt o o l ，d i f f i c u l t t o - p r o c e s sm e t a l m a t e r i a l ，e x p e r i m e n t a ls t u d y i y 廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 獨(dú)創(chuàng)性聲明 秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人 在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別 加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果， 不包含本人或其他用途使用過(guò)的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所傲的任 何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明，并表示了謝意。 本學(xué)位論文成果是本人在廣東工業(yè)大學(xué)讀書(shū)期間在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的， 論文成果歸廣東工業(yè)大學(xué)所有。 申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任，特此聲明。 指導(dǎo)教師簽字： 論文作者簽字： 瓤鈴考 埒 2 0 0 7 年5 月2 0 日 第一章緒論 第一章緒論 i 1 本研究課題的學(xué)術(shù)背景及理論與實(shí)際意義 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和工業(yè)的發(fā)展，由于機(jī)械產(chǎn)品及其零部件的使用性能 要求越來(lái)越高：有的要在高溫、高應(yīng)力下工作，有的要耐腐蝕、耐磨損等等，不 一而足。在這種情況下許多新金屬材料被不斷采用，這些金屬材料具有優(yōu)異的機(jī) 械物理性能，但由于材料結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，加工成型時(shí)遇到許多困難。難加工的原因 一般是以下幾個(gè)方面：高硬度，高強(qiáng)度，高塑性和高韌性。低塑性和高 脆性，低導(dǎo)熱性，有微觀(guān)的硬質(zhì)點(diǎn)或硬夾雜物，化學(xué)性質(zhì)活潑。在傳統(tǒng)的 加工方法中，新材料的這些特性一般都能使切削過(guò)程中的切削力加大，切削溫度 升高，刀具耐用度下降；有時(shí)還將使已加工表面質(zhì)量惡化，切屑難以控制，最終 使加工效率和加工質(zhì)量降低“- 。 而在電解加工中，工具與工件基本上不接觸，加工時(shí)無(wú)明顯的機(jī)械作用力， 可加工脆性材料、精密細(xì)微零件、薄壁和弱剛性零件等；不是用機(jī)械能，而是用 電能、化學(xué)能去除被加工材料，可加工任何高硬度材料，而工具的硬度卻不很高。 目前，電解加工多用于加工特形表面和異形孔，可獲得較高的表面質(zhì)量；電解加 工在難加工材料的加工中起了很大的作用，而且有著廣闊的發(fā)展前景。其中，電 化學(xué)一機(jī)械加工是項(xiàng)綜合電化學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械學(xué)和自動(dòng)控制等多學(xué)科交叉 的復(fù)合加工技術(shù)。主要用于金屬工件表面的光整加工和微細(xì)加工，由于其較高的 加工質(zhì)量和加工效率而得到了廣泛的應(yīng)用m 。如果能使用新的方法將電化學(xué)一機(jī) 械加工引入到金屬材料的成型加工，特別是難加工材料的成型加工中，解決電解 加工的陰極設(shè)計(jì)復(fù)雜、間隙控制困難等缺陷，勢(shì)必將產(chǎn)生良好的加工效果 本課題研究了種基于線(xiàn)型復(fù)合工具的電化學(xué)一機(jī)械螺旋式加工的新工藝和 新方法。該方法中，復(fù)合工具在加工時(shí)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工具的螺旋結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)中將 產(chǎn)生電解效應(yīng)和機(jī)械磨削效應(yīng)。由于電解作用具有加工效率高、工具無(wú)損耗等優(yōu) 點(diǎn)t l - t l ，在該系統(tǒng)中作為去除材料的主要手段。而復(fù)合工具外圍的磨粒層在對(duì)工件 進(jìn)行磨削切割的過(guò)程中，不僅可有效刮除電解產(chǎn)物和鈍化膜，更重要的是加工產(chǎn) 物在復(fù)合電極的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中得以迅速排出，使待加工的金屬材料及時(shí)裸露出來(lái)， 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 如此反復(fù)，從而使加工系統(tǒng)具有很高的材料去除效率 傳統(tǒng)的電解加工過(guò)程中，由于存在雜散腐蝕作用，其陰極工具設(shè)計(jì)復(fù)雜，且 電極與工件之間的間隙控制一直以來(lái)需要采用較為復(fù)雜且昂貴的控制系統(tǒng)。電解 加工雖然具有高效率( 加工效率為電火花加工的5 - - 1 0 倍) ，加工過(guò)程穩(wěn)定，工 具電極無(wú)損耗等適合用于加工深型腔零件的優(yōu)點(diǎn)，然而由于其加工成本及加工精 度等方面的原因制約了電解加工在切割成型方面的應(yīng)用“。，。線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué) 一機(jī)械加工方法是一種新的加工方法和工藝，目前還未做深入的研究和探索。將 該技術(shù)深入研究、完善直至成熟必將為特種加工領(lǐng)域提供一種新的加工手段，其 實(shí)際應(yīng)用前景誘人。而且該工具制作可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，能夠極大減少加工成本 而且磨粒對(duì)工件的磨削作用將使得一次加工后的工件有望獲得良好的表面質(zhì)量 和加工精度，這無(wú)疑具有巨大的實(shí)際應(yīng)用前景。 1 2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展 難加工材料的機(jī)械加工技術(shù)國(guó)內(nèi)外都已進(jìn)行了大量的卓有成效的研究工作， 并已部分用于生產(chǎn)實(shí)際。部分技術(shù)，如高速與超高速切割技術(shù)、振動(dòng)切割技術(shù)逐 漸被人們重視，正在成為研究的熱點(diǎn)技術(shù)。由于使用電解復(fù)合加工技術(shù)加工難加 工材料的研究具有很大優(yōu)勢(shì)也是研究的熱點(diǎn)之一。 1 2 1 采用高性能的新刀具材料 目前的難加工金屬材料主要采用高性能的新刀具材料。在難加工材料的切削 加工中，刀具材料是最活躍的因素。新刀具材料的出現(xiàn)和應(yīng)用有力地推動(dòng)了難加 工材料切削加工效率的提高。當(dāng)前，新型高速鋼有各種超硬高速鋼、粉末高速鋼 和涂層高速鋼，切削性能比普通高速鋼大為提高。新型硬質(zhì)合金有各種添加鉭、 鈮等元素的w c 基合金、細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒的w c 基合金、t i c 基和t i ( c ，n ) 基 合金、涂層和稀土硬質(zhì)合金，還有熱壓復(fù)合陶瓷和超硬刀具材料c b n 、金剛石等。 可以分別用于切削各種難加工材料n “m 上述各種新型刀具材料仍是在常規(guī)的切削狀態(tài)下工作的。但有時(shí)刀具材料的 性能尚不敷需要例如，對(duì)于某些高硬度材料的加工，新型硬質(zhì)合金的硬度和耐 2 磨性還嫌不足，因此不得不降低切削速度，加工效率不夠高。c b n 和金剛石刀具 硬度雖高，但強(qiáng)度不足，且金剛石不能加工黑色金屬，故只能在一定的切削條件 下用于難加工材料的加工。 1 2 2 采用非常規(guī)的新切削方法 1 ) 加熱切削法是一種導(dǎo)電加熱切削，即在工件和刀具的回路中( 工件必 須是導(dǎo)電體) 施加低電壓( 約5 v ) 、大電流( 約5 0 0 a ) ，利用刀具、工件間及剪 切面處的電阻，使切削區(qū)產(chǎn)生熱量，從而使局部工件材料的力學(xué)性能、接觸和摩 擦條件都發(fā)生變化。另一種是等離子體加熱切削，即用等離子弧對(duì)靠近刀尖將要 被切除的工件材料進(jìn)行加熱，使其硬度、強(qiáng)度降低，從而改善了切削條件。兩種 方法的效果相近?？奢^大幅度地降低切削力，可以消除積屑瘤等現(xiàn)象，從而降低 了表面粗糙度“。 2 ) 低溫切削法用液氮( - 1 8 0 ) 或液體c o 。( 一7 6 ) 為切削液，降低切 削區(qū)溫度。據(jù)實(shí)驗(yàn)，主切削力可降低2 0 ，切削溫度可降低3 0 0 c 以上，同時(shí)積 屑瘤消失，提高了已加工表面質(zhì)量，刀具耐用度可提高2 3 倍。在加工高強(qiáng)度 鋼、耐磨鑄鐵、不銹鋼、鈦合金時(shí)均有效果。 3 )振動(dòng)切削用不同形式的振動(dòng)發(fā)生器，使刀具發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)。f l ok h z 者為高頻，f 2 0 0h z 者為低頻。振動(dòng)方向有v 方向、f 方向等v 方向振動(dòng)較常 用。振動(dòng)切削可使刀屑問(wèn)摩擦系數(shù)和切削力大幅度降低，變形系數(shù)及切削溫度亦 下降，積屑瘤消失，加工硬化降低，故能提高已加工表面質(zhì)量。但對(duì)刀具耐用度 有些不利，必須采用韌性強(qiáng)的刀具材料( 如高速鋼、超細(xì)硬質(zhì)合金等) “”。 4 ) 超高速切削在常規(guī)切削下，切削速度提高將使刀具耐用度降低。然而， 有人提出，當(dāng)切削速度提高到一個(gè)i 臨界值，切削溫度就達(dá)到最高值，然后溫度將 隨著速度繼續(xù)提高而降低，切削力也下降，零件表面質(zhì)量好。這就是超高速切削 的理論基礎(chǔ)。美國(guó)、德國(guó)、日本在這方面有很多實(shí)踐，用硬質(zhì)合金、陶瓷刀具切 削鋼、鑄鐵、鈦、鋁合金等材料，切削速度達(dá)5 0 0 8 0 0m m i n 甚至3o o o 8 0 0 0 m m i n ，刀具耐用度尚能保持在正常水平。這種切削方法常受到設(shè)備條件限制而 不能推廣 m i - i t l 。 以上的加工方式都存在設(shè)備、刀具昂貴，且加工刀具有較大磨損的情況 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 3 采用特種加工方法 主要有激光切割、磨料射流切割、火焰切割、等離子切割、砂線(xiàn)切割以及電 火花線(xiàn)切割等。其中激光切割、磨料射流切割、火焰切割以及等離子切割雖然具 有較高的切割效率但是加工精度低而且表面質(zhì)量差“t m ， 1 ) 電解加工技術(shù)是利用金屬工件在電解液中發(fā)生陽(yáng)極溶解的一種加工技 術(shù)。電解加工具有加工過(guò)程穩(wěn)定，電極無(wú)損耗，加工速度比電火花加工快5 一l o 倍，加工間隙為電火花加工的1 0 倍以上等特點(diǎn)，適合用于大型零件的拷貝式加 工。早期的陽(yáng)極切割，由于其加工性質(zhì)，僅用于精度要求不高的毛坯切割和下料， 一般的純電解方法不適合切割成型加工m 一。 2 ) 電化學(xué)一機(jī)械復(fù)合加工技術(shù)是利用電化學(xué)陽(yáng)極溶解原理和機(jī)械刮膜作用 的復(fù)合實(shí)現(xiàn)金屬去除的技術(shù)。在電化學(xué)機(jī)械加工中，電化學(xué)和機(jī)械作用貫穿其加 工過(guò)程的始終，材料的去除主要以來(lái)電化學(xué)作用完成。由于綜合了電解加工和機(jī) 械加工的優(yōu)點(diǎn)，具有加工成本較低，加工精度較高的特點(diǎn)，在對(duì)零件的拋光和平 面及曲面的加工中有一定的應(yīng)用。然而，目前國(guó)內(nèi)外電解磨削加工的工具形式多 為砂輪式或拷貝式，尚未見(jiàn)到用于切割方面的報(bào)道 2 | - i i 一，且由于砂輪尺寸較大， 也很難應(yīng)用于窄縫、深槽等領(lǐng)域的拋光。 本課題研究的線(xiàn)型復(fù)合工具加工新技術(shù)屬于對(duì)電化學(xué)一機(jī)械加工技術(shù)的拓 展，該技術(shù)不僅能夠?qū)饘俨牧线M(jìn)行高效率的拋光，適用于包括窄縫、深槽的各 種場(chǎng)合，而且其新穎的工具結(jié)構(gòu)巧妙利用了電化學(xué)效應(yīng)和機(jī)械磨削效應(yīng)的各自?xún)?yōu) 勢(shì)，能拓寬拋光的領(lǐng)域，提高拋光的質(zhì)量，還有電化學(xué)機(jī)械加工應(yīng)用在切割加工 上的潛力，是一項(xiàng)非常值得研究的新方法。 1 3 本研究課題的來(lái)源 本論文的課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)一機(jī)械高 效螺旋式切割成型金屬材料新方法研究( 項(xiàng)目編號(hào)：5 0 5 7 5 0 4 6 ) 第一章緒論 1 4 本論文主要研究?jī)?nèi)容 1 ) 課題前期已在材料學(xué)、物理學(xué)、電化學(xué)基本理論的基礎(chǔ)上研究并開(kāi)發(fā)出 一種具有一定抗拉強(qiáng)度、排屑性能的新型線(xiàn)型復(fù)合工具。本課題將繼續(xù)改進(jìn)該工 具并使其制造工藝更成熟，并制作相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)切割裝備。 2 ) 探索線(xiàn)型復(fù)合工具不同的的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)機(jī)械磨削效率和質(zhì) 量的影響。 3 ) 以高效率為目標(biāo)，研究工作液在機(jī)械電化學(xué)的復(fù)合作用下對(duì)電能轉(zhuǎn)化， 機(jī)械能和電能的結(jié)合的影響。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得最佳組分和配比。 4 ) 對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，確定合理的加工工藝參數(shù)。 本論文根據(jù)研究?jī)?nèi)容分五章撰寫(xiě)，第一章為緒論，介紹國(guó)內(nèi)外關(guān)于難加工金 屬材料及電化學(xué)一機(jī)械加工的研究現(xiàn)狀及本課題的研究意義和研究方法；第二章 對(duì)復(fù)合工具電化學(xué)一機(jī)械加工所依賴(lài)的基礎(chǔ)理論及相關(guān)因素進(jìn)行了分析。第三章 以第二章的基本理論為指導(dǎo)，在課題前期試制的復(fù)合工具的基礎(chǔ)上研究并制作了 符合實(shí)驗(yàn)要求的新的線(xiàn)型復(fù)合工具。第四章根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，設(shè)計(jì)并搭建了實(shí)驗(yàn) 設(shè)備并對(duì)主要零件進(jìn)行了校核。第五章進(jìn)行了大量的工藝實(shí)驗(yàn)。研究電解液的配 方及其對(duì)加工的影響；研究了線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)一機(jī)械加工方法的拋光效果； 研究了復(fù)合工具在加工過(guò)程中的各種特性。最后進(jìn)行了總結(jié)，根據(jù)理論分析及實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)證，提出電化學(xué)一機(jī)械螺旋式加工的機(jī)理。 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)一機(jī)械加工的理論基礎(chǔ) 2 1 電化學(xué)加工的基本理論和技術(shù)基礎(chǔ) 電化學(xué)加工是指在一定外加電壓下，將電流通過(guò)電解液，使工件陽(yáng)極處失去 電子發(fā)生的氧化反應(yīng)，發(fā)生陽(yáng)極溶解，工具陰極處得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的電化 學(xué)過(guò)程。假定工件金屬材料是鐵，可以用下列電極反應(yīng)方程式對(duì)其進(jìn)行描述： 陽(yáng)極f e 一2 e = f e 2 + ( 鐵陽(yáng)極溶解) f e ”+ 2 0 h 一= f e ( o h ) 2i ( 墨綠色絮狀物) 4 f e ( o h ) ”2 h ：0 + 0 ：= 4 f e ( o h ) ，l ( 黃褐色沉淀物) 陰極 2h + + 2 e h 2t ( 氫氣逸出) 2 l 1 、直流電源2 、工具陰極3 、工件陽(yáng)極4 、電解液泵5 、電解液 圖2 1 電解加工示意圖 f i g 2 - 1t h ep r i n c i p l eo ft h ee l e c t r o c h e m i c a lm a c h i n i n g 電解加工是利用以上原理，將金屬工件在電解液中發(fā)生陽(yáng)極溶解，將工件按 一定形狀和尺寸加工成型的一種加工過(guò)程。如圖2 一l 所示，在工件和工具分別接 直流電源的正極( 陽(yáng)極) 和負(fù)極( 陰極) ，兩極之間的電壓一般為6 2 4 v ，兩極 之間保持0 1 l m m 的小間隙，電解液以6 6 0 m s 的速度流過(guò)間隙，使兩極之間 形成導(dǎo)電通路，并在電源電壓的作用下產(chǎn)生電流。于是，工件被加工表面的金屬， 將不斷地產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)而被溶解，電解的產(chǎn)物不斷地被高速流動(dòng)的電解液帶 走。工具陰極不斷地向工件進(jìn)給，工件的金屬不斷地被溶解，致使工件與工具陰 第二章線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)一機(jī)械加工的理論基礎(chǔ) 極各處的間隙趨于一致，將工具陰極的型面復(fù)制在工件上，從而得到所需的零件 形狀“m 一”。 2 2 電化學(xué)一機(jī)械復(fù)合加工的機(jī)理 在單一的電解拋光加工中，大部分加工區(qū)域里受到均勻的電場(chǎng)作用，可以得 到較高的表面質(zhì)量，但是在加工區(qū)域的邊緣不可避免會(huì)存在一個(gè)不均勻電場(chǎng)區(qū)， 在這個(gè)區(qū)域中由于受到不均勻電場(chǎng)的影響，加工質(zhì)量難以達(dá)到理想。這種負(fù)面影 響是難用調(diào)整加工參數(shù)來(lái)控制的。 為解決這一問(wèn)題，可以在電解加工過(guò)程中引入機(jī)械作用。一方面，采用往復(fù) 運(yùn)動(dòng)的陰極裝置。這樣，邊緣部分不均勻電場(chǎng)的位置在不斷地發(fā)生變化，它對(duì)整 個(gè)陽(yáng)極平面的不均勻場(chǎng)強(qiáng)的影響就會(huì)不斷地被中心區(qū)域的均勻電場(chǎng)修正，從而能 達(dá)到良好的加工效果；另一方面，采用旋轉(zhuǎn)陰極裝置，并在陰極上粘結(jié)百潔布。 這樣，在加工時(shí)旋轉(zhuǎn)著的百潔布產(chǎn)生微量切削作用，去除在電解過(guò)程中產(chǎn)生的鈍 化膜，加速達(dá)到鈍化與活化的平衡，從而實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的加工“” 由電化學(xué)加工與機(jī)械加工復(fù)合而成的加工技術(shù)稱(chēng)為電化學(xué)一機(jī)械復(fù)合加工 目前這項(xiàng)技術(shù)主要用在光整加工中。其加工原理如圖1 所示 圖2 - 2 電化學(xué)機(jī)械加工原理示意圖 f i 2 2 2t h ep r i n c i p l eo ft h ee l e c t r o c h e m i c a l m a c h i n e 7 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 工件與電源陽(yáng)極相接，磨具部分與電源陰極相接，并使工件與陰極保持一定 的間隙，使其間充滿(mǎn)電解液，讓工件以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，形成磨具與工件間相對(duì) 刮削運(yùn)動(dòng)當(dāng)接通電源后，約在l o s 甚至更短的時(shí)間內(nèi)，加工區(qū)工件表面會(huì)生成 一層極薄、質(zhì)密的鈍化膜( 有一定強(qiáng)度和硬度，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬基體，因藥品種 類(lèi)不同其膜厚度約為十微米幾微米以?xún)?nèi)，所以，很容易用磨削的方法去除) ， 阻止陽(yáng)極的溶解。在磨具施加一定壓力的研磨作用下，使工件表面微觀(guān)不平度各 高點(diǎn)的鈍化膜首先被刮除，露出金屬基體，然后這層新露出金屬基體的高點(diǎn)被電 解溶解，同時(shí)，產(chǎn)生新的鈍化膜。這樣，高點(diǎn)金屬基體不斷被活化溶解，低處的 鈍化膜無(wú)法被磨具刮除，使其不被溶解這種鈍化一活化一溶解過(guò)程的不斷循環(huán) 進(jìn)行，使得工件表面迅速被整平。因鈍化膜成膜時(shí)間短，可用較高的加工速度， 從而加工效率很高n “”。 本課題研究的復(fù)合工具電化學(xué)機(jī)械加工方法雖然使用了新型的工具，但是其 性質(zhì)仍然是電化學(xué)機(jī)械加工。但是在螺旋、脈動(dòng)的流場(chǎng)、電場(chǎng)作用下，該加工方 法在加工中有什么表現(xiàn)值得在理論和實(shí)踐上去研究。 綜上所述，通過(guò)電化學(xué)一機(jī)械復(fù)合加工可以將機(jī)械作用和電解作用有機(jī)地結(jié) 合起來(lái)，發(fā)揮二者的長(zhǎng)處，達(dá)到較好的加工效果。該加工工藝的關(guān)鍵就在于如何 保持電化學(xué)作用與機(jī)械作用的相互匹配。 2 3 影響的重要因素 2 3 1 加工電源 電源是電解加工設(shè)備的關(guān)鍵部分之一，機(jī)床和電解液系統(tǒng)的規(guī)格都取決于電 源的輸出電流。而脈沖電源更是脈沖電解加工工藝的核心部分電源的波形、電 壓、穩(wěn)壓精度和短路保護(hù)功能都直接影響電解加工陽(yáng)極溶解過(guò)程，從而影響電解 加工的精度、表面質(zhì)量、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。 隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電解加工電源從6 0 年代的直流發(fā)電機(jī)組和硅整流器 發(fā)展到7 0 年代的可控硅調(diào)壓、穩(wěn)壓的直流電源；8 0 年代出現(xiàn)了可控硅斬波的脈 沖電源；隨現(xiàn)代功率電子器件的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，9 0 年代又出現(xiàn)了高頻、窄脈 0 篁三耋絲型莖寶王墨皇些：= 墼堡墊三墼矍絲莖型 沖電流電解加工電源。 脈沖電流電解加工是以周期性間歇供電代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流連續(xù)供電使工件陽(yáng) 極在電解液中發(fā)生周期的斷續(xù)電化學(xué)陽(yáng)極溶解。脈間的( 脈沖間歇的簡(jiǎn)稱(chēng)) 的斷 電間歇可以起到去極化、散熱，使間隙的電化學(xué)特性、流場(chǎng)、電場(chǎng)恢復(fù)起始狀態(tài) 的作用。這種周期性的通電和斷電的過(guò)程導(dǎo)致了電解加工間隙過(guò)程物理、化學(xué)特 性的一系列變化，而且脈沖的頻率越高，這種作用就越強(qiáng)烈1 。 脈沖電流電解加工的間隙過(guò)程的物理、化學(xué)特性的變化有利于陽(yáng)極溶解的集 中蝕除能力的加強(qiáng)，有利于加工間隙的縮小和均勻化，可以降低表面粗糙度和較 大幅度地提高電解加工的精度。據(jù)報(bào)道華南理工大學(xué)用l o k h z 的頻率加工圓凸 臺(tái)，精度達(dá)到0 0 5 m m ，而傳統(tǒng)的直流加工一般為0 1 5 0 3 0 m m 。 隨脈沖頻率的提高、脈寬的交窄，表面質(zhì)量也明顯改善。實(shí)驗(yàn)表明，在正流 式加工型腔時(shí)直流加工后型腔底部有明顯的放射形流痕，用l kh z 脈沖電流時(shí)顯 著減少，而提高到i o kh z 時(shí)流痕基本上消失。在采用脈沖電流加工的情況下， 加工表面粗糙度亦隨著脈沖頻率的提高、脈寬的變窄而相應(yīng)的下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表 明在較佳的工藝條件下，高頻、窄脈沖電流復(fù)合光整加工的表面粗糙度可降低到 r a o 2 0 岫?！?。 本研究使用自行研制的高頻窄脈沖電源，頻率卜1 0 0 k 可調(diào)，占空比0 5 ， 電壓1 2 0 v 可調(diào)。 2 3 2 加工間隙 電解加工中，工具與工件間的間隙是加工中的核心工藝參數(shù)，是決定加工精 度的主要因素，它還直接影響加工效率和加工質(zhì)量。加工間隙是一個(gè)復(fù)雜的時(shí)間、 空間的函數(shù)，受電場(chǎng)、流場(chǎng)、電化學(xué)反應(yīng)、進(jìn)給速度、壓力等眾多因素的影響， 是加工過(guò)程中物理、化學(xué)因素的綜合m ，其中電場(chǎng)的變化是造成加工間隙變化的 原動(dòng)因素，電場(chǎng)分布不均勻直接導(dǎo)致加工間隙分布的不均勻。間隙內(nèi)流場(chǎng)主要是 通過(guò)對(duì)導(dǎo)電率的影響起作用，而不同的流動(dòng)模式中的氣泡率和穩(wěn)定綜合影響著導(dǎo) 電率。 由電解加工的基本公式m ： 9 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)磺士學(xué)位論文 u r = u - b e i - 七監(jiān) a 2 r o 晡 ( 2 1 ) 可知，間隙公式為： ；型二塑：t l c o ( u - 砸) k 1 屹 ( 2 2 ) 其中：u t ；間隙電解液中的電壓降； u ：陰、陽(yáng)極間的電壓； 硒：電解加工的陰、陽(yáng)極電位值總和； i ：電流密度； 七：電解液導(dǎo)電率； ：電解加工間隙； 1 ) 。：陽(yáng)極被加工面的法向腐蝕速度，常稱(chēng)為工件的加工速度； 叩：電流效率； 國(guó)：體積電化當(dāng)量； 由式( 2 2 ) 可以看出，加工電壓、電導(dǎo)率、電流密度、進(jìn)給速度、電流效率 及電極電位是影響加工間隙的主要參數(shù)。陰、陽(yáng)極間的電壓u 是加工過(guò)程中的可 調(diào)參數(shù)之一，使電解加工得以進(jìn)行的原動(dòng)勢(shì)能，它克服雙電層的反電勢(shì)和溶液歐 姆壓降而建立起必要的極問(wèn)電流場(chǎng)，從而確保達(dá)到所選用的電流密度。其大小隨 電極體系分解電壓的高低而定，加工電壓越高，加工間隙就越大，相應(yīng)產(chǎn)生的加 工誤差也就越大，零件的加工精度也就越差。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)間隙在合適范圍內(nèi)， 電場(chǎng)的分布高度集中在間隙最小處，使電流有效利用率( 表面突起部位電流密度 與整個(gè)加工面的平均電流密度之比) 提高；而原始表面微觀(guān)凸凹程度相對(duì)于間隙 值增大，微觀(guān)電場(chǎng)分布的不均勻性增強(qiáng)，在凸處電力線(xiàn)集中而形成較大的電流密 度，在凹處電力線(xiàn)分散形成較小電流密度，因此微觀(guān)凸處的去除量大，而微觀(guān)凹 處的去除量小，加工表面質(zhì)量較好。當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)，此時(shí)因間隙過(guò)小而帶來(lái)電流 密度增大、電解產(chǎn)物增多、液流阻力過(guò)大，致使流速降低而使電解產(chǎn)物和產(chǎn)生的 熱量來(lái)不及捧出，引起的電解液溫升過(guò)快等一系列問(wèn)題很?chē)?yán)重，因此加工表面質(zhì) 量很差n ”。 1 0 第二章線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)一機(jī)械加工的理論基礎(chǔ) 但是電解加工的間隙卻很難真正有效控制。目前的間隙控制方法分為間接控 制法和直接采樣控制法?，F(xiàn)有的電解加工機(jī)床主要采用恒定參數(shù)法，這種間接控 制法是以那些對(duì)間隙影響大而又能精確測(cè)量的參數(shù)( 如加工電壓、進(jìn)給速度、電 導(dǎo)率和溫度等) 作為控制對(duì)象，通過(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)使這些參數(shù)維持恒定，以保持 間隙恒定，但是實(shí)際應(yīng)用中控制的參數(shù)不是加工區(qū)的參數(shù)，而是加工區(qū)域外的參 數(shù)，此外加工中參數(shù)波動(dòng)是不可避免的，因此這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)困難較大。理論 上，以加工間隙作為直接控制目標(biāo)是最好的，但是由于加工間隙很小，在加工過(guò) 程中直接測(cè)量加工間隙是極其困難的，所以直接采樣控制法還處于探索之中1 。 采用本文研究的復(fù)合工具進(jìn)行電化學(xué)一機(jī)械加工時(shí)，由于預(yù)先將電解間隙設(shè) 置為復(fù)合工具磨料層的厚度，在加工監(jiān)控時(shí)就不需考慮復(fù)雜的流場(chǎng)、電場(chǎng)問(wèn)題， 只需保證磨料層與工件的接觸即可，由此可能會(huì)減少電解一機(jī)械加工中間隙控制 的難度。 2 3 3 電解液 電解液是電解加工中工件陽(yáng)極溶解的載體，其主要作用是在加工中傳遞電 流，同時(shí)排除電解產(chǎn)物，帶走加工中產(chǎn)生的熱量，控制極化，使陽(yáng)極溶解能夠正 常連續(xù)進(jìn)行。電解液要求具有良好的電化學(xué)性能，要求其在工件陽(yáng)極上能優(yōu)先進(jìn) 行金屬離子的陽(yáng)極溶解，不生成難溶性鈍化膜；在工具陰極表面不會(huì)產(chǎn)生沉積陽(yáng) 離子而只發(fā)生析氫反應(yīng)，以免破壞工具陰極；另外還要求其具有較強(qiáng)的集中蝕除 能力及較弱的散蝕能力。電解液同時(shí)也應(yīng)具有高的熱容以減小溫升，防止沸騰和 形成空穴，有利于實(shí)現(xiàn)小間隙、高電流密度加工。 電解液按其酸堿度的不同主要分酸性電解液、堿性電解液和中性電解液。酸 性電解液主要有h ：s o 。、h c l 等無(wú)機(jī)酸，如果采用酸性電解液進(jìn)行電解加工，工件 陽(yáng)極在加工過(guò)程中的產(chǎn)物可以溶解在電解液中，不會(huì)生成沉淀物，不易因?yàn)殡娊?產(chǎn)生的沉淀物造成短路，適合用于加工深細(xì)小孔，但加工中雜散腐蝕比較嚴(yán)重， 加工精度低，而且安全性、穩(wěn)定性差。堿性電解液主要有n a o h ，用其作為電解 液進(jìn)行電解加工，對(duì)大多數(shù)金屬會(huì)在表面生產(chǎn)致密的難溶性鈍化膜，且對(duì)人體有 害，主要適用于加工鎢、鉬等特殊材料。中性電解液主要分為兩類(lèi)：鹵素族鹽( 如 n a c l 、n a b r 等) 和含氧鹽( 如n a n o 。，n a c i o ，) 電解加工過(guò)程中，影響陽(yáng)極溶解 鑾三蘭奎：三蘭竺圭主竺蘭三 特性的主要是其陰離子鹵素族鹽為活性電解液，其陰離子主要其活化陽(yáng)極表面 的作用，以c l 一為例，在電解加工過(guò)程中，它可使陽(yáng)極表面完全活化，達(dá)到高電 流密度、高電流效率，因而采用n a c l 作為電解液加工效率高，但加工精度低， 對(duì)設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重含氧酸鹽屬氧化劑，為鈍性電解液，對(duì)陽(yáng)極表面起氧化鈍 化作用，對(duì)不銹鋼及鐵基合金鈍化作用強(qiáng)，提高了其超鈍化電位，同時(shí)還降低了 析氧電位，在低電流密度下大量析氧，改善了陽(yáng)極溶解的均勻性，提高加工的表 面質(zhì)量，但陽(yáng)極工件的不溶性電解產(chǎn)物很容易造成間隙堵塞，阻礙電化學(xué)反應(yīng)的 繼續(xù)進(jìn)行，甚至導(dǎo)致短路。 濃度也是電解液的一個(gè)重要特性它是影響前述電解液性能的基本因素之 一。為達(dá)到高的加工效率，早期電解加工電解液濃度均偏高，從總體上看其加工 精度較差，對(duì)某些合金的加工表面質(zhì)量亦不理想。近年發(fā)展了低濃度復(fù)合電解液， 通過(guò)降低電解液的濃度，有效提高了加工精度和改善了工件表面質(zhì)量。其缺點(diǎn)是 加工效率較低。 在傳統(tǒng)的電解加工中，電解液都是以較高的流速、且?guī)в休^大的壓力往加工 區(qū)域供給，以高效地帶走電解產(chǎn)物和加工產(chǎn)生的熱量，維持加工穩(wěn)定。采用高頻、 窄脈沖電源進(jìn)行加工時(shí)，由于陰極析出的氫氣量與電流成正比，因而氫氣壓力波 強(qiáng)度隨電流密度的加大而加大，其頻率亦有此規(guī)律。壓力波對(duì)極間電解液的攪拌 作用使電解加工極間的流場(chǎng)趨于均勻，同時(shí)也削弱了因陽(yáng)極金屬溶液界面處的 由于陽(yáng)極金屬離子濃度比本體溶液中陽(yáng)極金屬離子濃度高造成的極化，以及陽(yáng)極 金屬表面的鈍化性的覆蓋膜造成的鈍化極化，改善了電解液對(duì)小間隙處的填充能 力。隨著脈寬的減小，占空比的加大，每個(gè)脈沖周期的發(fā)熱量減小，而脈沖間歇 散熱的頻繁程度加劇，使電解液在小間隙處發(fā)生蒸發(fā)、沸騰以及產(chǎn)生空穴的機(jī)率 大為降低。因此，采用高頻、窄脈沖電源進(jìn)行電解加工，適宜緩慢供給電解液- ， 即采用高頻窄脈沖電源進(jìn)行電解加工時(shí)，用浸泡式或低壓力沖刷式供液更適宜 2 3 4 電流密度 電流密度f(wàn) 是重要的加工參數(shù)，直接影響加工效率， 響加工精度( 特別是在鈍性電解液的非線(xiàn)型加工中) 電流密度對(duì)電解加工表面粗糙度的影響非常敏感， n 加工粗糙度，也問(wèn)接影 隨著加工電流密度的提 第二章線(xiàn)型復(fù)合工具電化學(xué)一機(jī)械加工的理論基礎(chǔ) 高，表面粗糙度值迅速降低。電流密度高，電解去除速度也快。因此，選擇盡可 能高的電流密度，既可以降低表面租糙度值，又可提高加工速度。但電流密度的 提高也有一定的限制。 首先是由于i 越大極化現(xiàn)象越嚴(yán)重，雙電層的反電勢(shì)加大，在一定的電源電 壓下，u 一砸越來(lái)越小，因而就限制了j 的繼續(xù)加大：如果流速不夠濃差極化到一 定程度，會(huì)阻礙陽(yáng)極溶解正常進(jìn)行其次i 的加大使極間發(fā)熱量加大，極間電解 產(chǎn)物、h ：均增加；而相應(yīng)的卻減小，反而使流阻增大，電解液流量下降；帶走 熱量、電解產(chǎn)物的能力下降，當(dāng)二者失去平衡時(shí)，加工區(qū)就會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)、沸騰、 空穴等異?，F(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)疤、短路等故障而使加工中斷，因而i 的提高因以 不破壞上述平衡為前提，在給定的加工條件下有一特定的相應(yīng)的最佳上限。通常 合適的電解電流密度取值一般在1 0 1 l o o a c m 2 之間。 2 3 5 加工電壓 加工電壓指電源施加到工具陰極及工件陽(yáng)極的極問(wèn)電壓。是建立極間電場(chǎng)使 電解加工得以進(jìn)行的原動(dòng)勢(shì)能，它客服雙電層的反電勢(shì)和溶液歐姆壓降而建立起 必要的極間電流場(chǎng)，確保達(dá)到所選用的電流密度。 對(duì)分解電壓較低的電極體系例如高溫耐熱合金、鐵基合金的活性溶解，其把。 僅為l “3 v ，溶液電阻率也較低，因而所需要的加工電壓值就較低，一般為1 0 1 5 7 , 對(duì)分解電壓較高的電極體系，加工電壓就偏高，例如對(duì)于鈦合金的鈍性溶解其艇。 可高達(dá)7 v 左右，因而加工電壓一般在2 0 v 以上 綜上所述，加工參數(shù)的確定一般為先選定加工間隙、進(jìn)給速度，然后定電流 密度，最后在選定相應(yīng)的加工電壓及電解液參數(shù)。 廣東工業(yè)大學(xué)工學(xué)硬士學(xué)位論文 第三章復(fù)合工具的研制 復(fù)合工具是機(jī)械能和電能在加工過(guò)程中進(jìn)行有效整合的載體，是復(fù)合工具電 化學(xué)一機(jī)械加工方法成功應(yīng)用并得以實(shí)現(xiàn)的根本所在，也將直接影響加工的質(zhì)量 和加工的精度。因此如何研制復(fù)合工具，確定相應(yīng)的工具參數(shù)，是本研究的重點(diǎn) 同時(shí)也是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。 3 。1 復(fù)合工具研制的相關(guān)技術(shù)手段 復(fù)合工具研制的難度在于如何將磨粒均勻、牢固的粘接在直徑較小的電極棒 料上面，以及在技術(shù)上很好的解決磨料層絕緣的問(wèn)題并制作成功。本節(jié)先對(duì)有可 能成為復(fù)合工具制作的通用技術(shù)方法進(jìn)行分析。 3 1 1 電鍍法 電鍍是一種用電解方法沉積具有所需形態(tài)的鍍層的過(guò)程。電鍍的基本過(guò)程 ( 以鍍金為例) 是將需要電鍍的材料浸在金屬鹽( 如氰化金鉀) 的溶液中作為陰 極。金屬作為陽(yáng)極，接通直流電源后，在需鍍材料上就會(huì)沉積出所鍍的金屬層。 對(duì)電鍍層的基本質(zhì)量要求： l 、與基材金屬結(jié)合牢固，附著力好。 2 、鍍層完整，結(jié)晶細(xì)致而緊密，孔隙率小 3 、具有良好的物理、化學(xué)及機(jī)械性能。 4 、具有符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鍍層厚度，而且鍍層分布要均勻。 為了保證能鍍出符合電鍍質(zhì)量的鍍層，必須把基體表面的污垢和氧化物處理 干凈。還有就是一批金屬基體執(zhí)模拋光后，表面粗糙，不夠精致，在這種材料表 面上也很難鍍出結(jié)合牢固、防腐蝕性好的鍍層，即使勉強(qiáng)鍍上鍍層，在很短的時(shí) 間內(nèi)基體上鍍層就將脫皮、鼓泡、出現(xiàn)麻點(diǎn)、花斑等不良現(xiàn)象因此，電鍍前期 的各道工序應(yīng)做到精細(xì)。電鍍前的清洗處理主要步驟包括；除油，水洗，弱浸蝕 ( 活化) 1 4 第三章復(fù)合工具的研制 3 1 2 釬焊法 釬焊是利用熔點(diǎn)比母材低的釬料