超聲電解復(fù)合微細(xì)加工工藝試驗(yàn)分析

汪建春 云乃彰 朱永偉

【摘 要】本文完成了對超聲加工與超聲復(fù)合電解加工的對照工藝試驗(yàn),對超聲復(fù)合電解加工過程中的注意事項(xiàng)作了表述,并對加工試驗(yàn)結(jié)果作了分析,最后指出了該種加工方式以后發(fā)展的方向。

【關(guān)鍵詞】超聲加工 超聲電解復(fù)合加工 工藝試驗(yàn)

【中途分類號】O212.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1673-8209(2009)11-0-02

隨著現(xiàn)代科學(xué)及及技術(shù)的迅速發(fā)展,航空航天領(lǐng)域各類飛行器及制導(dǎo)武器系統(tǒng)都趨向于精密化、小型化、微型化發(fā)展[1]。微細(xì)加工和特種加工所能達(dá)到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范圍和幾何形狀是衡量一個(gè)國家加工制造水平的重要標(biāo)志之一。微細(xì)特種加工技術(shù)已經(jīng)成為在國際競爭中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。

本文針對超聲加工與超聲電解復(fù)合加工,做了對照工藝試驗(yàn),取得了一些成果。就此兩種加工方式,作出了客觀分析。

1 超聲復(fù)合電解加工原理

1.1 超聲加工原理

超聲加工是磨粒在超聲振動作用下的機(jī)械撞擊和拋磨作用以及超聲空化作用的綜合結(jié)果,其中,磨粒的機(jī)械撞擊作用是占主導(dǎo)地位的。超聲頻振動加工主要是由超聲波發(fā)生器、換能振動系統(tǒng)、磨料供給系統(tǒng)、工作臺等部分組成。換能器產(chǎn)生的超聲振動由變幅桿將位移振幅放大后傳輸給工具頭,工具頭作縱向超聲頻振動,連續(xù)的沖擊磨料顆粒,顆粒又摩擦加工表面,從而去除材料成型[3,4,5] 。此加工主要特點(diǎn):對硬脆材料的加工效果好。不足之處:對非脆性材料加工效果不明顯。

1.2 電解加工原理

電解加工原理是基于電化學(xué)陽極溶解進(jìn)行加工的。工件加在陽極,模具加在陰極,通以電流,從原理上講是離子去除,所以有比較高的加工精度。在加工過程中要有一定流速的電解液流通,以帶走電解去除的產(chǎn)物[6]。此加工主要特點(diǎn):只有對導(dǎo)電材料才能進(jìn)行加工,加工面積可以相相對對較大。不足之處:加工過程中會在電解材料表面產(chǎn)生“鈍化”,加工速度會變慢;電解加工過程中存在“雜散”腐蝕,對加工精度也有一定的影響[9]。

1.3 超聲復(fù)合電解加工原理

超聲頻振動復(fù)合電解加工,是指在超聲頻振動加工的基礎(chǔ)上,同時(shí)再引入電解電源進(jìn)行電解加工,從而使得兩種不同的加工方式同時(shí)作用到同一個(gè)工件。

2 工藝試驗(yàn)情況

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

主要試驗(yàn)設(shè)備及儀器有:BDDC-150F型精密集成化超聲波電火花復(fù)合加工機(jī),MC-6型脈沖電源,FL-2型分流器,YB54100型100MHz雙通道數(shù)字存儲示波器(如圖1,2所示),硝酸鈉,碳化硼電解液,YT15工件,小齒輪形及圓錐形工具頭(如圖3,4所示)等。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及加工波形

2.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1

在以上加工過程中,用的工件材質(zhì)YT15,加工連接方法如上圖2所示,當(dāng)單一超聲加工時(shí),圖2中工件及工具頭上電源線上不通電就可以,當(dāng)超聲復(fù)合電解加工時(shí),在工具頭及工件上接通3V脈沖電就可。

從圖5、圖6圖片顯示:圖5是單一超聲加工的工件照片,圖6是超聲復(fù)合電解加工的工作照片,兩者加工的時(shí)間相同,而圖5加工的精度及加工效率明顯圖6的。從圖7左邊與右邊的對照來看,也可以得出單一超聲加工的精度及加工效率明顯不如復(fù)合加工的。

2.2.2 加工波形

以下波形是指在超聲電解復(fù)合加工過程中,加了電解電壓后,在加工過程中,電流波形的測量,從而形成復(fù)合加工時(shí)電壓與電流的對照。

圖8(上)為復(fù)合加工時(shí)所加的電解脈沖電壓波形,圖8(下)為復(fù)合加工時(shí)所測量得到的加工電流波形。圖9為又通道示波器電壓電流的對照波形。從圖9可以得出:在電解脈沖電壓為正時(shí),復(fù)合加工時(shí)才有超聲頻振動電流。這與理論上結(jié)論相一致。

2.3 超聲復(fù)合電解加工過程中的注意事項(xiàng)

第一:在復(fù)合加工時(shí),要先啟動超聲加工,后再加入脈沖電壓。

第二:在復(fù)合加工時(shí)間到時(shí),要先關(guān)閉脈沖電壓,再關(guān)超聲機(jī)。目的是防止電解過程中的短路。

第三:在工件與工作臺之間,要做好絕緣。

3 試驗(yàn)分析及展望

從圖5及圖6對照及圖7左、右的對照來看,可以得出:復(fù)合加工的效果及效率都明顯比單超聲加工的效果好,加工精度及加工深度都要強(qiáng)。

在后續(xù)研究超聲電解復(fù)合加工時(shí),要注重兩者復(fù)合的同步問題,那樣加工效果會更理想。

參考文獻(xiàn)

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