细长孔脉冲电化学扩孔装置设计及试验研究

摘要

细长孔在汽车行业、以及航空、航天领域应用广泛，目前对细长孔的加工主要采用机械加工方法，存在刀杆刚性不足、加工轴线易歪斜等问题，且淬硬钢、不锈钢等难加工材料和阶梯孔、变径孔等复杂形状内孔更是难以加工。脉冲电化学扩孔加工技术在加工过程中不产生机械力，工具电极不易变形，且加工表面不产生毛刺和应力，加工精度高，表面质量好，适合于作为细长孔扩孔的加工方法。
　　论文对细长孔工件加工特性进行了分析，建立了细长孔脉冲电化学扩孔试验装置，主要包括加工装置、电解液系统、电源和驱动控制系统等四个部分。装置采用阴极固定、工件旋转并进给的加工方式。进给装置采用高精度的不锈钢滑台以保证定位精度，采用基于PLC的驱动控制系统进行驱动控制，通过对PLC主机的编程可实现不同的加工进给控制方式，能满足不同的加工要求。为保证加工区域在工件旋转运动的前提下能实现良好的密封，对电解液的密封系统进行设计，保证电解液在加工区域平稳、充分的流动。论文针对细长阶梯孔设计了工具阴极的结构和尺寸、工件装夹装置、进给装置、电解液系统和电源等。
　　开展了细长孔脉冲电化学扩孔加工试验研究，重点分析了加工电流密度i、脉冲频率f、占空比D等工艺参数对加工质量的影响规律。结果表明，在电流密度i=8 A/cm2、脉冲频率f=5 kHz、占空比D=40％时，加工效果较好，可获得表面粗糙度Ra0.552μm的阶梯孔。