高速旋转阴极微小孔电解加工技术的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要电解加工（electrochemicalmachining,ECM）是利用电极在电解液中发生电化学阳极溶解从而对金属材料进行加工的一种特种加工方法。电解加工由于其具有工具无损耗、加工材料范围广、加工后工件无残余应力和变形的特点，成为航空航天、国防工业生产中的关键技术之一。电解加工技术由于其是以离子形式去除材料，具有微细加工技术的潜在能力，成为近年来研究的热点之一。本论文结合制造业中广泛使用的微小孔结构，对微小孔电解加工以及其后处理中的关键技术进行研究，采用最高达40000rpm转速的高速旋转电极在四

2、轴联动的微细电解加工机床进行微小孔电解加工试验。使用带有螺旋沟槽的微细电极作为工具电极，并在其高速旋转的条件下，利用电极上的螺旋沟槽将电解加工产物及时排出并快速补充新鲜电解液的特点进行微小孔电解加工试验，对微小孔电解加工的性能进行研究。分析不同的电极进给速度、电解液浓度对微小孔加工精度的影响规律，以及不同的电极转速对电解加工的稳定性和进给速度的影响情况。微小孔电解加工试验表明，在电极高速转动条件下，通过采用高的电极进给速度，低浓度的电解液等加工参数，可以减小侧向间隙；当电极转速由低变高时，保持稳定加工的电极最大进给速度得到提高，但

3、当电极转速超过25000rpm后，保持稳定加工的电极最大进给速度反而有所下降。为了提高微小孔的加工精度，采用球形磨头电极进行微小孔电解磨削扩孔加工试验，分析了电解磨削加工中加工电压和进给速度对微小孔的加工精度、加工表面粗糙度和加工稳定性的影响规律，同时对金刚石磨头电极的使用寿命及其对孔精度的影响情况进行了研究。试验结果表明，选择合适的加工参数，合理搭配电解磨削中的电解作用和磨削作用，并在牺牲层的保护下，电解磨削扩孔加工后孔的尺寸精度达到9µm，加工表面粗糙度为Ra0.25µm，并且孔的锥度非常小。关键词：：：微小孔，高速旋转电极，

4、电解加工，电解磨削，加工稳定性i高速旋转阴极微小孔电解加工技术研究AbstractElectrochemicalmachining(ECM)isanon-traditionalmachiningmethodforthemetalmaterialbasedonelectrochemicalanodicdissolutionofelectrodesinelectrolyte.Comparedwithtraditionalmachiningmethods,ECMtakesmanyadvantagesinapplicabilitysuch

5、asnotoolwear,noresidualstressandtheabilitytomachinecomplexshapesregardlessofmaterialhardness.Owingtothesecharacteristics,ECMhasbeenakeytechnologyinaerospace,aviationandnationaldefenseindustry.Byvirtueofitsabilitytoremovematerialionbyion,ECMshouldintheorybeabletoproduc

6、emicro-precisionparts.Inthispaper,somekeytechnologiesofmicro-holeprocessingarestudied.Theexperimentofmicro-holemachiningisfinishedonthefour-axisCNCmicro-ECMmachinetoolwiththerotatingelectrodewhosespeedisupto40000rpmintheresearch.Undertheconditionofthehigh-speedrotatio

7、noftheelectrodewiththehelicalgrooves,theelectrolyteinthegapbetweenthetwoelectrodescanbeflowrapidlybythedriveofthehelicalgrooves.Andtherapidflowoftheelectrolytethroughthenarrowmachininggapcannotonlyimprovetheremovaltheelectrolysisproduct,butalsosupplythefreshelectrolyt

8、etimely.Theeffectsoftheconcentrationofelectrolyte,feedingspeedandrotaryspeedofthecathodeonthemachiningprecisionandstabilitya