精密微小孔电解磨削复合扩孔加工技术研究

摘要

微小孔是一些高技术产品零件（如航空航天惯性陀螺中的仪表元件、航空发动机的喷油嘴、叶片上气膜冷却孔等）广泛使用的核心结构。目前，制备微小孔的主要方法为：机械加工、特种加工和复合加工。电解磨削复合加工技术制备微小孔，其加工精度高，孔表面质量好，一直是研究者所关注的研究对象。
　　 本文选用电解磨削复合加工技术加工精密微小孔，研制了电解磨削加工系统，研究了各种加工参数对电解磨削加工质量的影响，主要内容如下：
　　 (1)研制了电解磨削加工系统，包括电解液循环系统、电解液温控系统和电流采集系统。
　　 (2)优化了电镀金刚石磨头工艺参数，在平板电极上制作Ni-金刚石复合镀层，对比各种加工参数下镀层的形貌，利用UMT对试样进行耐磨损试验，分析复合镀层的耐磨性，结果表明：在T=45℃；pH=4的镀液中；埋砂镀时间90min，电流密度i=0.4A/dm2;加厚镀时间180min，i=0.8A/dm2工艺下，可以制备出高质量的镀层。
　　 (3)采用高速旋转的球形磨头电极在0.3mm厚的1Cr9Ni18Ti不锈钢薄板上进行精密微小孔电解磨削扩孔加工试验，分析各加工参数对加工质量的影响规律。通过选择合理的电解磨削加工参数，实现加工过程中电解作用和磨削作用的合理匹配，加工后孔的平均直径0.611mm，尺寸重复精度为18μm，表面粗糙度Ra=0.21μm、孔的出入口无毛刺和圆角，并且侧壁无锥度。
　　 (4)采用高速旋转的圆柱形磨头电极在2mm厚的1Cr9Ni18Ti不锈钢薄板上进行深小孔电解磨削扩孔加工试验。通过分析各加工参数对深小孔加工质量的影响规律，适量地增加加工电压，加工速度可以高达30μm/s，并且加工稳定，其扩孔量为0.19mm，远远大于一般再铸层的厚度，可以实现孔的无再铸层加工，并且保证孔的表面质量好，侧壁陡直。

目录

文摘

英文文摘

图表索引

注释表

第一章 绪论

1.1 微小孔加工技术的研究和发展

1.1.1 机械钻削加工法

1.1.2 冲微小孔

1.1.3 电加工法

1.1.4 高能束加工

1.1.5 超声加工

1.1.6 复合加工

1.2 微小孔加工后处理技术

1.2.1 磨料流加工

1.2.2 化学研磨

1.2.3 电解抛光

1.3 课题来源、研究意义以及本文主要研究内容

1.3.1 课题来源和研究的目的及意义

1.3.2 本文的主要研究内容

第二章 电解磨削复合加工理论基础

2.1 电解磨削加工的理论基础

2.1.1 法拉第定律

2.1.2 电流效率

2.1.3 电解加工速度

2.1.4 金属的钝化与强化

2.1.5 电解加工间隙

2.1.6 影响加工精度的因素

2.1.7 影响表面粗糙度的因素

2.2 电解磨削复合加工原理及特点

2.2.1 电解磨削加工原理

2.2.2 电解蘑削电化学反应

2.2.3 电解磨削加工机理

2.2.4 电解磨削加工的特点

2.3 本章小结

第三章 微小孔电解磨削加工系统介绍

3.1 机床主体结构

3.2 机床电气控制系统

3.3 数据采集系统

3.4 电解液系统

3.4.1 电解液循环系统

3.4.2 电解磨削加工温控系统

3.4.3 电解液的选择

3.5 本章小结

第四章 电解磨削加工用的电极制备

4.1 金刚石复合电镀原理

4.2 电极反应

4.3 复合电镀工艺

4.3.1 镀液及其组成的选择

4.3.2 影响复合电镀工艺的主要参数

4.4 复合电镀金刚石工艺过程

4.4.1 电镀金刚石工具材料的选择

4.4.2 复合电镀工艺过程

4.4.3 工艺参数对Ni-金刚石复合镀层形貌的影响

4.4.4 Ni-金刚石复合镀层的耐磨性能

4.4.5 最佳工艺条件的确定

4.5 磨头的绝缘处理

4.6 本章小结

第五章 精密微小孔电解磨削复合加工试验研究

5.1 微小孔电解磨削复合加工技术研究

5.1.1 金刚石磨头电极的选择

5.1.2 电极转速的选择

5.1.3 加工参数对小孔加工精度的影响

5.1.4 加工参数对孔表面质量的影响

5.1.5 微小孔电解磨削优化参数条件下的电解磨削比

5.2 深小孔电解磨削加工技术研究

5.2.1 加工工件

5.2.2 工具形状的选择

5.2.3 加工参数对深小孔加工精度的影响

5.2.4 深小孔电解磨削优化参数下的电解磨削比

5.3 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 本文的主要总结

6.2 对本研究的展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果及发表的学术论文