基于电解—珩磨复合加工技术的研究及优化

　　摘要：鉴于电化学机械复合加工设备的现状，文章中针对回转表面，对其电化学机械复合光整加工设备进行优化设计及研制，并进行了其加工表面微观几何特征参数的测量和形貌特征的分析。
　　关键词：复合光整加工；表面形貌特征；表面微观几何特征参数
　　中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）33-0016-02
　　本文中针对回转表面的光整加工，对一台CA6140普通卧式车床进行改造，研制了一种较新的与电化学复合光整加工用工具头及复式主轴，较好地实现了电化学机械复合加工。
　　1夹心式电化学机械复合光整加工设备的优化设计
　　1.1电化学机械光整加工用主轴
　　床身14是本电化学机械复合光整加工的主体件，在床身14上的一端上部，设置有车床头架1，在床身14上的另一端上部设置有尾架10，在尾架10的内端设置有尾架绝缘顶尖9。在车床头架1的内端，连接设置有车床主轴2，车床主轴2上设置有塑性锥套3，塑性锥套3的外侧连接设置有集流装置4，在集流装置4的居中位置，连接设置有床头架绝缘顶尖12，在集流装置4的一侧，连接设置有拨杆5，拨杆5连接设置有卡子6，在集流装置4的另一侧，设置有电刷11，电刷11连接到可控电源16。在床头架绝缘顶尖12和尾架绝缘顶尖9之间，设置有工件轧辊7，在工件轧辊7一侧的床身14上，连接设置有刀架13，刀架13的上端上设置有阴极8，刀架13的下端部连接设置有地址信号发生器15，地址信号发生器15通过线路连接到电场控制器17，电场控制器17又连接到可控电源16。
　　本优化的电化学机械光整加工用主轴的特征在于：（1）当刀架纵向运动时，阴极纵向扫描在工件表面上的地址信号由地址信号发生器15及时给出。在该位置上的可控电源的电解电量根据地址信号及该地址处的修形量由电场控制器17来控制。（2）在主轴与集流装置之间加了塑性锥套，然后通过集流装置将直流电源引入，使安装在机床主轴上的工件带电，而机床主轴不带电，从而实现了机床与工件之间的绝缘，从而保证了工人加工工件时的人身安全及加工工件操作的稳定性。
　　1.2电化学机械光整加工用工具头
　　在靠近工件的外侧，设置有碳刷2，碳刷2连接到直流电源1的正极，在工件的右侧居中的位置，设置有电解液喷孔5，电解液喷孔5的外端连接设置有阴极6，阴极6连接到直流电源1的负极，阴极6与工件之间留有一定间隙，电解液可以从中通过，阴极上镶有用于机械研磨的软磨条3，软磨条3的后面设置有弹簧4，弹簧4以适当的压力使软磨条3压在工件的表面上，弹簧4与位移传感器7相连，压力通过位移传感器7对弹簧位移的测量得到，并在与位移传感器7的外侧相连的数码显示管8上显示出来。
　　2电化学机械光加工表面形貌特征分析及整加工工艺实验
　　加工实验条件为：机床的转速为n=1450r/min，外形尺寸为≯40×400的45号优质碳素结构钢的轴类零件，阴极工作面积8cm2，阳极与阴极间的间距取O.8mm，加工电流密度5A/cm3，电解液为浓度20%的NaN03水溶液。
　　获得光整加工后的复合表面后，进行微观几何特征参数的测量及分析。
　　2.1表面微观不平度高度特性
　　表1测量结果表明，表面微观不平度高度特性参数均具有很高的稳定性。且电化学机械光整表面轮廓算术平均偏差Ra仅为精磨的20.7%，可稳定提高两个粗糙度等级。轮廓最大高度Ry也明显降低，为精磨加工的42.9%。轮廓均方根偏差Rq小于精磨20.1%。轮廓平均高度Rtm为精磨的25.9%。
　　2.2表面微观不平度间距特性
　　表2测量结果表明，工件表面表面微观不平度间距特性参数均明显降低，轮廓微观不平度的平均间距降低了40%，比精磨表面的加工痕迹细密性明显提高。
　　2.3表面微观不平度形状特性
　　从表3可以看出，二者的轮廓偏斜度Sk数值相差不大，这有利于储存润滑油。光整表面轮廓陡峭度Ku增大表明其波纹度相对于精磨表面的大幅度减小。从表3中可以看出另一个参数△q，光整加工后工件的轮廓均方根斜率明显小于磨削加工。
　　2.4表面波纹度
　　表4测量结果表明，光整表面波纹度比精磨表面低得多，大大改善了工件表面的使用性能。
　　3结语
　　通过以上分析，我们可以得出如下的结论：电化学机械光整加工可以大幅度地改善工件的耐磨性、抗疲劳性、抗腐蚀性等使用性能。因此，电化学机械复合光整加工的理论及实验研究是很有实用价值的。
　　参考文献
　　[1]朱树敏.低浓度复合电解液的性能及应用[J].电加工，1985，12.
　　[2]杨世春.表面质量与光整技术[M].北京：机械工业出版社，2001.
　　[3]王德泉，陈艳.砂轮特性与磨削加工[M].北京：中国标准出版社，2001：223-226.
　　[4]周忆，米林，廖强，等.基于超声研磨的精密加工[J].航空精密制造技术，2003，39（1）：1-4.
　　.