管电极电解加工三角孔实验研究
弯曲孔电加工工艺的实验研究
弯曲孔电加工工艺的实验研究
徐盛林;杨俊杰;余五新;李京平;傅志翔
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2005(000)006
【摘要】实验研究探讨了一种使用线框电极的电火花套料加工的新工艺.根据正交试验方法来分析精加工时加工参数对加工速度、电极损耗和加工表面粗糙度的影响,以确定套料精加工时最佳的电规准参数.依据直孔套料加工参数在模具材料中加工出了圆弧弯曲孔.
【总页数】4页(P71-74)
【作者】徐盛林;杨俊杰;余五新;李京平;傅志翔
【作者单位】武汉江汉大学,武汉,430056;武汉江汉大学,武汉,430056;武汉江汉大学,武汉,430056;武汉高级模具工培训中心;武汉高级模具工培训中心
【正文语种】中文
【中图分类】TH16
【相关文献】
1.基于节理岩体孔底不均匀破碎的钻孔弯曲机理实验研究 [J], 贾光强;王佳;黄容;霍宇翔
2.叶片气膜孔电加工工艺方法浅述 [J], 陈玲玲
3.高效放电加工法及工艺参数优化实验研究 [J], 郭常宁;裴景玉;马春翔
4.异形腔体电加工工艺实验研究 [J], 李博; 黎云玉; 唐霖; 范植坚
5.气膜冷却孔电加工工艺与装备技术研究 [J], 佟浩;李勇;李宝泉
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深小孔脉冲电解加工精度控制研究
摘 要 ：为 了实现 电解 加工 深小 孔 的精 度控 制 ， 立线 性去 除率动 态数 学模 型 ， 析 影响 动态 方 建 分 程 的工 艺参 数 ， 通过 在镍 基合金 上进 行 电解加 工深小孔 试验 ， 分析 了脉冲 宽度 、 工具 电极进 给速 度 、
工 具 电极 绝缘 层有 无裸露 对深 小孔加 工精度 的影响 。结果表 明： 采用较 大 的脉 冲宽度 、 大 的工具 较 电极 进给 速度 、 绝缘 层覆 盖全部 工具 电极 ， 有利 于提高 孔 的加 工精度 。
ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｉ ｓ ｌｔｏ ｆａｌｏ ｓｄ ｕ ｆ ｃ ｆｔｏ ａ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｈ ｅ ｐ ｈ ｌ ｐ ｅ ｎ ｎ ｕ ａｉｎ ｏ ｌ ｕｔｉ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｏ ｏ ｌｃ ｎ ｉ ｒ ｖ ｈ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｆｔ ｅ ｄ ｅ ｏｅ． Ｋｅ ｏｒ ｓ： ｍａ ｈ ｎ ｆ ｔ ｒ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｐ ｌｅ ｅｅ ｔｏ ｈ ｍｉａ ｃ ｉ ｉ ｇ；ｄ ｅ ｎ ｍａｌ ｙｗ ｄ ｃ ｉ ｏａ ｕ ｅ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ ｅ ｕ ｐ ｎ ； ｕ ｓ ｌ ｃｒ ｃ ｅ ｃ ｌｍａ ｈ ｎ ｎ ｅ ｐａ ｄ ｓ ｌ
ｔ ｅ ｔ ｏ ｒ ｔ ｄ ｅ ｘ ｅ ｉ ｎ ａｌ Ｔ ｘ ｅ ｉ ｎ ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｔ ａ ｈ ｏ ｇ ｒｐ ｌｅ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｌａ ｅ ｓｕ ｉｄ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌ ｙ． ｈｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｒ ｓ ｌ ｓ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｌｎ ｅ ｕ ｓ ｄ ｈ，ｈ ｇ ｅ ｅ ｄ ｓ ｉｈ ｒｆｅ
第３ ３卷 第 ４期
２ ０ １２年 ４月
兵
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Ｖｏ ． ＮＯ． １ ３３ ４ Ａｐ ． ｒ ２０１ ２
导通角对锥形孔电解加工精度的影响研究
导通角对锥形孔电解加工精度的影响研究谷民凯，赵建社，王轶禹，杨柳柳，纪涛(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：航空发动机燃油喷嘴的喷孔多采用锥形孔结构设计，而电解加工在锥形孔加工方面具有显著优势遥为研究导通角对锥形孔电解加工精度的影响，建立了锥形孔振动进给电解加工数学模型，对锥形孔电解成形过程进行了仿真，并开展了锥形孔电解加工工艺试验，研究了导通角大小和分布对锥形孔电解加工精度的影响规律。
结果表明，在振动进给电解加工过程中，减小导通角并控制前导通角小于后导通角，可使电化学反应趋于发生在阴极逐渐远离工件的时间段，有利于实现小间隙加工，从而提高锥形孔电解加工精度遥关键词:锥形孔;电解加工;导通角;加工精度中图分类号:TG662文献标志码:A文章编号：1009-279X(2020)06-0036-06Research on the Influence of Conduction Angle on ECM Accuracy of Taper HoleGU Minkai,ZHAO Jianshe,WANG Yiyu,YANG Liuliu,JI Tao(College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University ofAeronautics and Astronautics,Nanjing210016,China)Abstract:The nozzle holes of aero-engine fuel nozzle are mostly designed with a taper hole structure,and the electrochemical machining(ECM)has a significant advantage in taper holes processing.In order to study the influence of conduction angle on the ECM accuracy of taper holes,the mathematical model of vibrating feed ECM of taper hole was established to simulate the electrochemical forming process of taper hole.While the process test of ECM of taper hole was carried out,and the influence of the size and distribution of conduction angle on the ECM accuracy of taper hole was studied.The results showed that in the process of vibrating feed ECM,reducing the conduction angle and controlling the front conduction angle less than back conduction angle,can make the electrochemical reaction tend to occur in the period when the cathode moves away from the workpiece, which is beneficial to achieve small clearance machining and improve the ECM accuracy of tapered holes.Key words:taper hole;ECM;conduction angle;machining accuracy随着航空发动机技术的不断进步,对燃油喷嘴的结构参数也提出了更高要求，喷嘴喷孔逐渐由传统的直孔向直径渐变的倒锥形孔发展,以进一步提高喷孔的流量系数,改善雾化效果［1-2］o由于航空发动机燃油喷嘴多采用硬度高的难加工材料,传统机械加工方法加工难度大、效率低，激光加工只能加工锥度有限的锥孔,电火花加工存在电极损耗、加工效率低等缺点。
基于电化学放电的微细钻孔加工试验研究
论文编号：1028705 13-S036
硕士学位论文
基于电化学放电的微细钻孔加工试验 研究
研究生姓名 学科、专业 研究方向 指导教师
李昂子 机械制造及其自动化 精密微细特种加工 刘 壮 副教授
南京航空航天大学
研究生院 机电学院
二 О 一三年一月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Mechanical and Electrical Engineering
Experimental Research on Micro-hole Drilling Based on Electrochemical Discharge Machining
A Thesis in Mechanical Manufacture and Automation by Li Angzi Advised by Associate Prof. Liu Zhuang Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering January, 2013
2942加工时间对加工结果的影响2943加工电压对加工结果的影响31431加工电压对加工孔径的影响31432加工电压对加工速度的影响34433加工电压对加工深度的影响3544工作液对加工结果的影响35441工作液种类对加工结果的影响36442工作液浓度对加工结果的影响3845工具电极对加工结果的影响40451电极材料对加工结果的影响40452电极直径对加工结果的影响4246本章小结44第五章电化学放电微细钻孔加工试验4551试验方案4552工作液对加工结果的影响45521工作液对加工孔径的影响46522工作液对加工速度的影响4753加工时间对加工结果的影响4854电极转速对加工结果的影响49541电极转速对加工孔径的影响50542电极转速对加工速度的影响51543电极旋转方向对加工结果的影响5255接触力对加工结果的影响5356工具电极对加工结果的影响55561电极直径对加工结果的影响58562电极形状对加工结果的影响60563电极磨损
电解加工
加工表面质量好 表面粗糙度通常可以达到Ra1.25~0.2um
前期投入较大
难以获得精确的棱锥 普通电解加工的加工精度一般
电解液需要更多后续处理 一般具有腐蚀性 工具阴极制备麻烦
电解加工效率
电解加工除去阳极质量的速度
W=ηKIt
I - 电解电流 ，A； K- 被电解物质的重量电化学当量，g/Ah； t - 电解时间； η - 电流效率系数； 考虑到间隙对应面积的话，阳极金属的溶剂速度可以取决于单位面积 上的电流密度
三、几种电解加工的新技术
• 电解加工在很多方面还需要进一步发展和 提高，如过程监测和控制、工具设计、电 解液处理、加工精度的改善和设备的自动 化程度。 • 针对这些需要，这些年来，陆续出现了诸 如超纯水微电解加工、高频窄脉冲电解加 工、混气电解加工、计算机电解加工联用 等新型加工手段。
1、超纯水微电解加工 传统的电解加工的多采用具有腐蚀性的水溶液来作为电解液， 容易对加工环境造成污染，对工具阴极及夹具套件都造成腐 蚀，损害加工器件。这大大限制了电解加工的使用寿命和其 在微电解领域中的运用。 日本科学家首先提出了利用超纯水代替传统电解质的电解 加工构想。但是通常超纯水中，离子的含量过低，常温常压 下， OH-的浓度只有10-7mol/L，电流密度只有10-5A/cm2。达 不到电解加工的电流密度的要求。在采用了强酸性阳离子离 子交换膜促进水解离的方法后，使得同样的电场强度下，电 流密度大为增加，达到了1~10A/cm2 ，进入了微细电解加工 的需要范围。 超纯水电解液对加工环境和设备无腐蚀和污染，其电解液 的回收处理利用也更为方便。
电解液的要求
1、电解液中的阴离子要保证溶解的阳离子能够迅速 的溶解在电解液中，尽量避免形成难溶性钝化膜。 2、电解液中的阳离子不能在金属表面沉积，以保证 阴极形状的稳定。 3、具有较高的电导率和较小的粘度，保证电极表面 的反应速度和一定的流速。 4、完全无毒、腐蚀性小，以免破坏阴极模具。 5、成分稳定，易于配置与重复，经济便宜宜取得。
电解加工ppt
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NaCl电解液，只要过滤干净，适当添加水分
，就可长期使用。
➢ 工具也可长期使用。
编辑版pppt
5
➢ 电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、碱 性溶液三大类。
➢ 中性盐溶液的腐蚀性小，使用时较安全， 故应用最普遍。最常用的有NaCl、NaNO3 和NaClO3三种电解液，
➢ 电解加工过程中，由于水的分解消耗，电解
液的浓度逐渐变大，而电解液中的Cl-和Na+
仅起导电作用，本身并不消耗，因此对于 PPT模板：
۞ ３）加工间隙对生产率的影响 加工间隙越小，电解液的电阻越小，电流密度 越大，蚀除速度也就越高。
但间隙太小会引起火花放电或间隙通道内电解液 流动受阻、蚀除物排除不畅，以至产生局部短 路，反而使生产率下降，因此间隙较小时应加 大电解液的流速和压力。
۞ 此外电源电压、电解液种类
、工件材料的化学成分和组织 结构都对生产率有影响。
2．加工精度及其影响因素
۞ 不仅与加工间隙有关，还与机床、 工艺装备、工具阴极、工件、工艺 参数等诸多因素有关。
提高加工精度的主要措施如下：
➢ （１）脉冲电流电解加工 ➢ （２）小间隙电解加工 ➢ （３）改进电解液 ➢ （４）混气电解加工
五、电解加工的应用
叶片型面加工 炮管膛线加工 模具加工 特殊孔类加工 整体叶盘加工 钛合金、高温耐热合金薄壁机匣加工 电解去毛刺 电解研磨复合抛光 在线电解修整超细金刚石、CBN磨轮
六边形型孔电解加工试验及工艺优化
六边形型孔电解加工试验及工艺优化尹飞鸿;蒋丽伟;肖华星;何亚峰;干为民【摘要】六边形型孔被广泛应用于蜂窝结构中,为了提高加工质量和效率,以六角形型孔为对象,对六角形型孔电解加工的电场、流场进行了数值计算,得到了其电场和流场分布,采用自行制作的工装开展了六边形单因素试验,得到了加工电压、初始加工间隙、进给速度对六边形成形精度的影响关系,通过优选工艺参数加工的试样,成形精度高,六个棱角的成形一致性好.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】5页(P60-64)【关键词】六边形型孔;电解加工;数值计算;工艺参数【作者】尹飞鸿;蒋丽伟;肖华星;何亚峰;干为民【作者单位】常州工学院,常州 213032;常州工学院,常州 213032;常州大学,常州213164;常州工学院,常州 213032;常州工学院,常州 213032;江苏省特种加工重点实验室,常州 213032;常州工学院,常州 213032;江苏省特种加工重点实验室,常州213032【正文语种】中文【中图分类】TG356.110 引言蜂窝结构具有比强度高、重量轻、隔音和隔热等优良特性。
因此被广泛用作航天飞机、人造卫星和宇宙飞船等高科技领域的零件的内部上，如卫星的外壳几乎全部采用蜂窝结构。
蜂窝结构由六边形孔组成，传统机械加工方式如铣削、钻削很难加工出六边形孔。
电解加工相比其他加工方法具有工具阴极无损耗、无切削力、加工不受材料切削性能影响和加工精度好、成型效率高等诸多优点，特别适合于难加工材料的异形孔、深孔和小孔的加工，为加工六边形孔提供了一种低成本、高质量的加工方式。
多年来国内外学者对异形孔的电解加工进行了大量的研究，取得了一定的成果。
房晓龙等人为提高管电极电解加工钛合金方孔的加工稳定性和精度，建立了方孔加工间隙内电解液流动模型，分析了电极内孔形状及尺寸对加工区流场均匀性的影响规律，并进行了相关试验，结果表明采用圆形内孔电极加工时加工区流场的分布比采用方形内孔电极加工时均匀，电极内孔横截面积越大，加工区流场的分布越均匀，加工稳定性和精度均得到提高[1]；何亚峰等进行了钛合金方孔电解加工研究，通过建立其多物理场耦合模型，显著提高了钛合金电解加工质量[2]；贾建利等人通过在方孔阴极四壁和芯部分别镶贴永磁体与不叠加磁场对比，发现在相同参数下，四壁和芯部镶贴永磁体显著提高了方孔电解加工精度和表面质量[3]；贾明浩通过对大深径比异形孔电解加工试验研究，设计了全锥拉式阴极结构，使流场分布均匀、合理，解决了较小尺寸异形孔电解加工的技术关键问题[4]；马晓宇提出对电极侧壁涂环氧树脂进行绝缘电解加工高质量微细孔，为提高微细型孔电解加工精度提供了可行的技术途径[5]；L Tang等人采用优化工艺参数方法电解加工深径比大的螺旋圆管，整个加工过程中稳定，材料去除效率高[6]；D Zhu等人提出以电解液萃取的方式实现反向电解质流动，采用楔形电极管，在加工具有倾斜角度的孔的同时使电解质更均匀地流动，从而提高了孔的加工质量和效率[7]；Li Zhao long等人研究了管状电极脉冲电解处理变截面光圈，提出管状电极脉冲电解处理间隙侧电流的主要控制因素，解决了可变截面孔的复杂电解加工程序、形状精度差和电极难处理等问题[8]；L Yong等人将电极侧壁绝缘，提出一种用于燃料喷油嘴锥形孔电加工工艺，并通过实验得到了各加工参数对精度的影响[9]；G Liu等人以倒锥孔为例，通过改变电压、占空比和进给速度等参数，获得微孔直径与加工参数的定量关系[10]；Q M Fan等人建立方孔电解加工加工间隙流场数学模型，利用COMSOL和CFD仿真软件，在相同入口流速和出口压力的条件下，对三种不同形状的阴极进行加工间隙通道的流场数值模拟，总结了电解液流速和压力对流体分布的影响[11]。
航空发动机气膜冷却孔的电解加工_孙建军
b
UR v
(1)
式中，为电流效率(%)； 为体积电化学当量[mm3/(A·min)]；为电解液电导率(S/mm)；UR 为加工电压(V)； v 为电极进给速率(mm/min)。由式(1)可知，电解液成分、阴极进给速率、电解液电导率和加工电压都影响电解
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627
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航空发动机气膜冷却孔的电解加工 加工间隙，从而影响电解加工的精度、效率和稳定性。
表 1 某航空发动机主要零件气膜冷却孔的尺寸及数量 Table 1 Size and quantity of film cooling holes in an aero-engine 零件名称 叶片 燃烧室 密封环 基座 直径/ mm 0.3 ~ 1.0 0.8 ~ 2.0 0.95 ~ 1.05 0.5 ~ 0.8 壁厚/ mm 1.0 ~ 3.0 2.0 1.5 1.0 相对于表面的角度/ (°) 深径比 数量/ 个 45 3∶1 25 ~ 200 65 ~ 90 2.5∶1 ~ 1∶1 8 000 ~ 20 000 50 1.58∶1 ~ 1.43∶1 180 30 ~ 90 2∶1 ~ 1.25∶1 10 000
气膜冷却是一种经过实践检验的非常有效的冷却方法因此航空发动机上存在大量的气膜冷却孔孔径在0320mm之间数量巨大角度多变35为某先进航空发动机上几个主要零件的气膜冷却孔尺寸及数量这些零部件多采用镍基定向凝固和单体高温合金制造仅仅依靠传统的切削方法很难实现加工67某航空发动机主要零件气膜冷却孔的尺寸及数量tablefilmcoolingholesaeroengine零件名称直径mmmm相对于表面的角度叶片0310103045200燃烧室082020659025120000密封环095105155015811431180基座05081030125110000气膜冷却孔的加工方法主要有电火花加工激光加工和电解加工ecm等
三角形孔口多孔板水力空化处理难降解废水的试验研究的开题报告
三角形孔口多孔板水力空化处理难降解废水的试验研究的开题报告一、研究背景与意义随着我国工业的迅速发展，废水排放量也越来越大，其中难降解物质的含量逐年增加，给环境造成了更大的负担。
为了解决这一问题，研究新型的水处理技术变得尤为重要。
水力空化技术作为一种发展较快的高效水处理技术，已经被广泛应用于废水处理领域。
传统的水力空化处理器的构造简单，但其水力失控问题较为严重，使处理效果无法满足要求。
针对此问题，本研究提出了一种三角形孔口多孔板水力空化处理器，以提高处理效果及稳定性。
本研究将对三角形孔口多孔板进行试验研究，探究其在难降解废水处理中的应用效果，为废水处理技术的发展提供新的思路和方法。
二、研究内容和方法本研究将探究三角形孔口多孔板在处理难降解废水中的应用效果。
具体内容包括以下几个方面：1. 确定试验废水种类和化学成分，对难降解废水进行预处理和处理前的检测分析。
2. 设计和制作三角形孔口多孔板处理器原型，进行处理器的性能测试，如处理器的水力失控特性、孔口的通量和生物附着量等测试。
3. 进行三角形孔口多孔板处理器的废水处理试验，通过检测出水水质和处理器前后水质的变化，对处理器的处理效果进行评估。
4. 总结试验结果，探究三角形孔口多孔板在难降解废水处理中的应用和优化方向，并对试验结果进行综合分析和评价。
三、预期成果本研究将实现以下预期成果：1. 确定一种适用于三角形孔口多孔板处理器的难降解废水种类和化学成分。
2. 设计和制作三角形孔口多孔板处理器原型，评估其性能。
3. 进行三角形孔口多孔板处理器的废水处理试验，并评估其处理效果。
4. 提出三角形孔口多孔板在难降解废水处理中的应用和优化方向。
5. 发表相关研究论文 1-2 篇。
电极加工原理
电极加工原理
电极加工原理是一种制造工艺，用于制造具有复杂形状的金属零件。
它通常用于电火花加工、电解加工和电切割等工艺中。
其工作原理是利用电流通过工作电极和工件之间的间隙，在电解液的作用下进行金属材料的切削或熔化，从而实现零件的加工和制造。
具体而言，电极加工过程中，工件和工作电极分别作为阳极和阴极连接到电源上。
当工件与工作电极之间的间隙充满电解液后，加工电路就形成了。
通过调整电压和电流的大小，控制电解液中离子的移动速率和能量，就可以控制加工过程中的剥蚀或切割效果。
在电火花加工中，电极加工过程是利用电火花放电来加工硬质材料的方法。
电火花放电产生的高温和高压能够瞬间熔化和蒸发工件表面的金属颗粒，实现零件的剥蚀或切割。
在电解加工中，电极加工过程是通过电解液中的离子传递来实现金属材料的剥蚀。
电解液中的电解质离子在电流作用下，通过与工作电极和工件之间的间隙移动和反应，将工件表面的金属材料精确地溶解或剥离。
在电切割中，电极加工过程是将电解液作为导电介质，在电极的反复移动下，通过电流对工件表面进行切割。
电切割常用于薄板金属零件的加工，可以快速、精确地实现复杂形状的切割。
总之，电极加工原理基于电流通过工作电极和工件之间的间隙，
在电解液的作用下对金属材料进行剥蚀、切割或熔化。
通过调整电流、电压和电解液的参数，可以实现对金属材料形状的精确控制和加工。
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管电极电解加工三角孔实验研究孟生冬1袁干为民2袁陈阳2袁朱烨3袁蒋丽伟3袁王新3渊1.河海大学机电工程学院袁江苏常州213022曰2.江苏省特种加工重点实验室袁江苏常州213032曰3.常州大学机械工程学院袁江苏常州213164冤
摘要院管电极电解加工作为一种采用中空金属管作为工具阴极袁对阳极工件进行溶解去除的加工技术袁在加工异形孔方面具有独特的优势遥以异形孔中的三角孔作为加工对象袁研究了初始加工间隙尧进给速度及电压等因素对电解加工精度的影响遥结果表明院减小初始加工间隙尧提高进给速度及降低电压可显著降低三角孔侧壁的锥度袁并提高电解加工精度遥研究结果对三角孔及异形孔的高精度尧高效率加工具有一定的指导意义遥关键词院管电极电解加工曰三角孔曰锥度中图分类号院TG662文献标识码院A文章编号院1009原279X渊2018冤02原0035-04
ExperimentalStudyonElectrochemicalDrillingofTriangleHoleMENGShengdong1袁GANWeimin2袁CHENYang2袁ZHUYe3袁JIANGLiwei3袁WANGXin3
渊1.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering袁HohaiUniversity袁Changzhou213022袁China曰2.JangsuKeyLaboratoryofNon-traditionalMachining袁Changzhou213032袁China曰3.CollegeofMechanicalEngineering袁ChangzhouUniversity袁Changzhou213164袁China冤Abstract院Electrochemicaldrillingisaprocessusingmetaltubeasthecathodetool袁whichhasuniqueadvantagesindrillingofshapedholes.Thispaperselectstriangleholeofshapedholeastheresearchobjectthatstudiestheinfluenceofinitialmachininggap袁speedofmachiningandvoltageonthemachiningaccuracyoftrianglehole.Theresultshowsthatthetaperoftriangleholecanbereducedandtheaccuracyofelectrochemicalcanbeimprovedbydecreasinginitialmachininggap袁increasingspeedofmachiningandreducingvoltage.Theresulthasandistinctguidingsignificanceonhighprecisionandefficiencyoftriangleholeseventheshapedholes.Keywords院electrochemicaldrilling曰trianglehole曰taper
收稿日期院2017-11-07基金项目院江苏省研究生科研与实践创新计划项目渊SJCX17_0160冤曰中央高校基本科研业务费专项资金资
助项目渊2017B786X14冤第一作者简介院孟生冬袁男袁1994年生袁硕士研究生遥
异形孔在航空航天领域中具有广泛的应用袁如被誉为发动机野心脏冶的燃烧室袁采用内尧外两层的浮动壁结构袁能有效改善燃烧室温度分布尧提高燃烧室寿命和可靠性袁其内层结构分为多个弧形斜孔壁面尧外环表面布满冲击进气孔袁这些孔结构的尺寸精度要求高袁难以采用常规方法加工[1]遥为了降低航空发动机涡轮承受的高温尧高压燃气冲击袁气膜冷却作为代表性的冷却技术应用于涡轮袁但有许多空间角度复杂尧出气口形状不规则的异形孔成为了加工难题[2]袁如隐形战机采用阵列群孔的金属栅格
结构来实现进气道隐身袁栅格形状大多数为方形尧三角形和梯形[3]遥对于这些常见的异形孔袁用传统机
械钻削加工存在困难袁用电火花或激光加工又存在表面再铸层的问题遥电解加工是一种利用电化学氧化还原反应原理袁使工件金属不断失去电子发生阳极溶解而将工件加工成形的现代加工方法[4]袁具有不受材料力学
性能限制尧无工具损耗尧无重熔层等优点遥常用的电解加工小孔的方法有电化学射流加工尧掩膜电解加工尧管电极电解加工等遥其中袁管电极电解加工作为一种采用中空金属管作为工具阴极袁对阳极工件进
电化学加工叶电加工与模具曳2018年第2期35要要行溶解去除的加工技术袁在异形孔加工方面具有显著的优势[5]遥近年来袁国内外学者对电解加工异形孔做了许多探索和研究遥房晓龙等[6]建立了方孔加工间隙内的电解液流动模型袁分析了电极内孔形状及尺寸对加工区流场均匀性的影响规律袁其结果表明院电极内孔横截面积越大袁加工区流场分布越均匀袁加工稳定性和精度均可得到提高遥杨振文等[7]设计了一种包含阴极通液槽结构和阴极振动进给模式的流场模型袁结果表明院在弧形通液槽阴极加工时袁菱形孔底面电解液流速分布较均匀袁阴极振动进给能降低菱形孔底面的电解液流速遥刘壮等[8]采用侧壁绝缘成形金属管电极袁在普通机床及直流电源的基础上进行了提高小孔加工精度的试验研究袁结果表明院采用侧壁绝缘的阴极可加工出近似零锥度的小孔袁采用较小的电压和较大的阴极进给速度有利于减小小孔侧面加工间隙袁提高孔加工精度遥Skoczypiec[9]建立了管电极电解加工间隙流场模型袁仿真分析了超声辅助电解加工间隙内的流场状态袁电极的超声振动可促使电解产物排出袁提高加工精度遥Hewidy等[10]提出了电极低频振动复合电解加工方法袁能改善加工间隙内的流场状态袁提高孔的表面质量遥本文选取异形孔中的三角形孔作为加工试验对象袁采用中性盐溶液NaNO3溶液作为电解液袁进行单因素试验研究袁寻找到提高三角孔电解加工精度的方法遥1实验原理及系统装置1.1实验原理图1是管电极电解加工三角形单孔的原理示意图遥电解液从工具阴极的通液槽流入电解加工区域袁再从管电极侧壁流出遥工件接电源正极袁工具接电源负极袁接通电源后袁打开电解液开关袁机床主轴开始以恒定的速度向工件表面进给袁在电化学作用下工件表面不断被蚀除袁最终加工出三角孔遥1.2实验系统装置图2是管电极电解加工三角形孔的实验系统示意图遥该系统主要由电解加工机床尧电解液循环过滤系统及电源系统等组成遥电解加工机床为自主研制的五轴联动数控电解机械复合加工机床袁具有数控电解复合钻削尧切割尧镗铣削尧磨削和机械复合抛光加工等功能曰电解液循环过滤系统可对加工后带有杂质的滤液进行过滤袁进而得到纯净的电解液袁保证了加工精度及加工的稳定性曰电源系统采用WWL-SS41型可控硅整流超大功率直流稳压稳流智能电源袁其额定电压为24V袁占空比可调遥
2实验安排及结果分析2.1实验安排试验采用三棱柱形状的管电极作为阴极袁其底面形状为边长8mm的正三角形渊图3冤袁通液槽直径为2.5mm袁阴极长度为40mm袁工件阳极为厚度11mm的304不锈钢板遥采用质量分数为10%的
NaNO3溶液作为电解液袁设定入口压力为0.5MPa遥
在其他加工条件不变的情况下袁研究了电压尧进给速度尧初始间隙3个加工参数对三角形孔加工精度的影响遥
加工开始前袁将工装夹具架于机床上袁进液口管道与电解液压力泵相连并做好防水处理袁电源正尧负极分别与工件和工具连接遥然后袁进行对刀工作袁将万用表的两端分别与工具和工件连接袁摇动手柄使工具向下进给袁当工具与工件碰触时袁万用表发出响声袁即可找到对刀点袁再设置初始加工间
图1管电极电解加工三角形单孔示意图
电解液工具阴极工件阳极
图2三角孔电解加工系统示意图电源Z轴进给
阴极连杆型腔过滤
装置
浊液滤液
图3电解加工用阴极
电化学加工叶电加工与模具曳2018年第2期
36要要图5初始加工间隙对三角孔锥度的影响隙并编好程序遥最后袁打开压力泵开关和电源开关袁启动加工程序遥电解加工装置各部件的实际连接情况见图4遥2.2初始间隙对三角孔加工精度的影响实验选取加工电压为20V尧阴极进给速度为1.0mm/min袁在初始加工间隙分别为0.15尧0.175尧0.2尧0.225尧0.25mm条件下进行三角孔电解加工实验遥如图5所示袁加工过程中袁三角孔的锥度会随着初始加工间隙的增加而逐渐增大遥由式渊1冤可知院dvad驻=-C驻2渊1冤随着加工间隙驻减小袁dva/d驻以近似二次方的变化率剧增袁反映了小间隙加工时的集中蚀除能力显著增强袁从而导致整平比增加尧孔锥度减小尧成形精度提高遥因此袁选择小间隙加工并使初始间隙与平衡间隙尽量接近袁有利于提高三角孔的电解加工精度遥2.3阴极进给速度对三角孔加工精度的影响实验选取加工电压为20V尧初始加工间隙为0.2mm袁在阴极进给速度分别为0.6尧0.7尧0.8尧0.9尧1.0mm/min条件下进行三角孔电解加工实验遥如图6所示袁加工过程中的三角孔锥度会随着进给速度的增加而逐渐减小遥由式渊2冤可知院va=浊棕资UR驻渊2冤由于电解液参数尧工件材料尧加工电参数均保持不变袁阳极溶解速度与阴极进给速度呈反比遥当进给速度增大时袁同一位置的电解加工时间缩短尧电化学溶解区域减小尧孔的锥度减小曰同时袁进给速度的增大也使得加工效率得到提高遥然而袁随着进给速度的增大尧加工间隙的减小袁加工产物排出变得困难袁易引起短路并造成工件加工区域烧伤袁进而降低成形精度和加工表面质量遥
2.4加工电压对三角孔加工精度的影响实验选取初始加工间隙为0.2mm尧阴极进给速度为1.0mm/min袁在加工电压分别为18尧19尧20尧21尧22V条件下进行三角孔电解加工实验遥如图7所
示袁加工过程中的三角孔锥度会随着电压的增加而逐渐增大遥由式渊2冤可知袁在其他加工参数条件不变的情况下袁加工电压与电流密度值成正比袁若电流密度增大会使材料去除量增大曰在进给速度不变的情况下袁加工电压的增大会使加工间隙增大尧电化学溶解范围增大尧集中蚀除能力下降袁型孔的锥度也随之变大遥因此袁选择低电压加工能很好地提高加工过程中的集中蚀除能力尧减小杂散腐蚀尧降低孔的锥度袁从而提高三角孔的加工精度遥
通过上述工艺参数影响规律的研究袁择优选取初始加工间隙为0.15mm尧进给速度为1.0mm/min尧加工电压为16V袁在304不锈钢试件上加工三角形孔遥经测量袁三角孔的单边长为8.186mm尧锥度为7.25毅袁其形状精度良好尧表面质量较高袁且加工过程
稳定袁未发生短路现象遥
图4电解加工实物连接图789100.150.200.25初始加工间隙/mm
图6阴极进给速度对三角孔锥度的影响0.60.81.0