管电极电解铣削深窄槽的研究

【作者】 张传运； 尧佳路； 陈晓磊； 高健； 张凤林； 张永俊；

【机构】 广东工业大学机电与工程学院； 广州市非传统制造技术及装备重点实验室； 广东工业大学材料与能源学院；

【摘要】 深窄盲槽广泛应用于航空、医疗以及精密仪器等领域。对于深窄槽的加工,目前主要的加工方法有传统铣削加工、激光加工和电火花铣削或成形加工。传统铣削加工属于接触式加工,在加工深窄槽过程中,由于工件材料硬度大、粘刀,刀具极易断裂,特别是加工大深宽比窄槽,传统铣削很难胜任。激光加工是利用激光束与物质相互作用的特性对深窄槽进行层层加工,在加工区会出现重铸层和热影响区,同时不可避免的会有锥度出现。电火花铣削加工只能层层铣削,效率低,电极损耗快,需要实时补偿。电火花成形加工,随着深度的增大,产物很难从加工间隙中排出,易造成拉弧现象,影响加工效率和表面质量。电解加工是通过阳极溶解对工件实现成形加工的一种加工方法,对于深窄槽结构件的加工具有独特的优势。掩膜电解加工可以实现微沟槽的快速加工,但是由于阴极无法进给,微沟槽的深宽比受到限制。阴极进给加工可以进一步提高加工深度,通过控制阴极分段速进给是一个可以保证沟槽精度的有效方法。但随着加工深度的增加,加工区的产物不易排出,会影响加工深沟槽的稳定性。因此,基于成型阴极振动的复合进给模式配合内喷式流场,可以有助于提高加工区产物的排出速度,但是深窄槽的宽度收到阴极结构的限制。为了进一步提高沟槽加工的精度和灵活性,电解微细铣削是一种可行的加工方法,该方法采用实心阴极通过控制阴极分层进给铣削实现复杂微沟槽的加工,但是加工区产物不易排出,容易造成加工过程不稳定。内喷式电解铣削和电解磨铣可以大大改善加工区的流场分布。但是对于宽度1mm以下的深窄盲槽的加工,目前仍是一个极具挑战性的难题。针对封闭深窄盲槽结构的加工难点,提出了一种管电极电解铣削加工工艺。通过仿真软件对管电极电解铣削过程中的流场进行建模仿真,分析该方法的可行性。并采用外径0.8mm的管电极在不锈钢上进行了电解铣削加工深窄槽试验,重点研究了电解液压强、电参数以及进给速度对深窄槽轮廓精度的影响规律。最后在优化参数下一次成形加工出了槽宽1mm,槽深2.5mm高精度、侧壁陡直的封闭深窄盲槽。更多还原