模版和表面粗糙度样块是电铸的典型应用。
但电化学溶解成型加工的杂散腐蚀及间隙中电场、流场的多变性严重制约了其加工精度,其加工的微细程度目前还不能与电化学沉积的微细电铸相比。
目前电化学微精成型加工还处于研究和试验阶段,其应用还局限于一些特殊的场合,如电子工业中微小零件的电化学蚀刻加工美国 IBM 公司、微米级浅槽加工荷兰飞利浦公司、微型轴电解抛光日本东京大学已取得了很好的加工效果,精度已可达微米级。
微细直写加工、微细群缝加工及微孔电液束加工,以及电解与超声、电火花、机械等方式结合形成的复合微精工艺已显示出良好的应用景。
1.2.3 数控展成加工 传统的拷贝式电解加工的阴极设计制造困难,加工精度难以保证。
尤其对整体叶轮上的扭曲叶片之类通道狭窄的零件表面,由于受工具阴极刚性及加工送进方式的限制,拷贝式电解加工更难以完成其加工任务。
20 世纪 80 年代初,以简单形状电极加工复杂型面的柔性电解加工——数控展成电解加工的思想开始形成,它以控制软件的编制代替复杂的成形阴极的设计、制造,以阴极相对工件的展成运动来加工出复杂型面。
这种加工方法工具阴极形状简单,设计制造方便,应用范围广,具有很大的加工柔性,适用于小批量、多品种、甚至单件试制的生产中。
80 年代中期,前苏联乌法航空学院特种加工工艺及设备研究所以过程控制为突破口,设计了一种柔性电解加工单元,应用特殊的电流脉冲波形和高选择性的电解液,加工精度达 0.02mm,表面粗糙度达 Ra0.2~0.6m。
波兰华沙工业大学的 Kozak 教授于 1986 年率先提出了电解铣削的思想,以棒状旋转阴极作类似于圆柱状侧铣刀的成形运动来形成加工表面,成功地应用于直升机旋翼座架型面的加工,加工中采用 NaNO3 电解液,精度可达±0.01~0.02mm,表面粗糙度达 Ra0.16~0.63 m。
兰 Cracow 金属切削学院的 A.Ruszaj 和 J.Cekaj 教授利用 波形似球头铣刀的工具阴极,进行了型面光整加工的试验研究,取得了形状误差小于 0.01mm 的加工效果,从而证明了该工艺在模具的光整加工方面具有很好的应用价值。
美国、英国、俄罗斯都高度重视数控电解加工技术的研究并已得到应用, 4 毕业设计论文在新型航空发动机及航天火箭发动机的研制中发挥了重要作用。
美国 GE 公司的五轴数控电解加工,美国、俄罗斯仿形电解加工带冠整体叶轮代表了数控电解加工整体叶轮的国际先进水平。
南京航空航天大学从 20 世纪 80 年代中期开始进行数控展成电解加工工艺技术的研究,已在电解加工设备研制、加工机理研究、控制软件编制及工艺试验等方面均取得了重要进展。
具体研究内容包括以下几方面: 设备研制:研制了五轴数控电解加工机床及配套的多轴联动数控系统。
该机床具有三个直线运动坐标轴及二个旋转运动坐标轴,各轴均采用步进电机驱动。
多轴联动数控系统为二级数控系统,上位机为一台通用计算机,用于数据处理及生成数控加工程序,下位机为组合在一起的五台经济型二轴数控单元及其驱动单元,用于驱动机床各轴运动。
成形规律研究:研究了棒状外喷式阴极、三角形截面内喷式阴极、矩形截面内喷式阴极三种状况下展成电解加工间隙随一些主要工艺参数变化的规律。
阴极设计:针对整体叶轮结构,设计制造了不同结构的开槽阴极、型面精加工阴极,并通过工艺试验对其结构进行不断改进,现已设计出了新颖结构的组合式开槽阴极及矩形截面整体式型面精加工阴极,很好地解决了加工过程中易产生的阴极短路烧伤问题。
加工软件开发:针对整体叶轮的开槽加工及型面精加工,开发了相应的数控展成电解加工软件,具有叶片型面的数据处理、数控加工的展成运动轨迹计算及整体叶轮的三维型面几何造型等功能。
加工工艺试验:包括直纹面、非直纹面整体叶涡轮及带冠整体叶轮的展成电解加工、叶片型面电解抛光与五轴联动电解磨削等。
试验表明,工艺过程稳定可靠可以获得较高的加工精度和较低的表面粗糙度。
阴极设计: 目前的生产实际中,多采用迭代试验修正法来制作阴极,这不仅浪费人力物力,而且要求操作者具备丰富的实践经验和很高的技术水平,同时也大大延误了生产周期,增加了制造成本。
特别是对于形状复杂和精度要求较高的零件,阴极设计问题已成为影响电解加工应用的一个重要原因。
南京航空航天大学研究设计了阴极设计 CAD/CAE/CAM 系统的结构框架以及开发策略。
该系统基于专家系统,结合专业技术人员和领域专家的经验来优选工艺参数,并且采用基于自由边界的数值算法,保证算法的收敛性。
南京航空航天大学还提出了一种基于正问题数值求解模拟“试验修整”进行阴极设计的方法。
该方法将生.
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