全球电解加工技术的现状与未来（二）-苏州市联青机电工贸有限公司

全球电解加工技术的现状与未来（二）

作者：苏州中航长风数控科技 | 来源：www.szcfedm.com | 浏览次数：

波兰Cracow金属切削学院的A.Ruszaj和J.Cekaj教授利用形似球头铣刀的工具阴极，进行了型面光整加工的试验研究，取得了形状误差小于0.01mm的加工效果，从而证明了该工艺在模具的光整加工方面具有很好的应用价值。
美国、英国、俄罗斯都高度重视数控电解加工技术的研究并已得到应用，在新型航空发动机及航天火箭发动机的研制中发挥了重要作用。美国 GE 公司和德国DORNER公司的五轴数控电解加工，美国、俄罗斯仿形电解加工带冠整体叶轮代表了数控电解加工整体叶轮的国际先进水平。
在国内，南京航空航天大学从20世纪80年代中期开始进行数控展成电解加工工艺技术的研究，已在电解加工设备研制、加工机理研究、控制软件编制及工艺试验等方面均取得了重要进展^[8-10]。具体研究内容包括以下几方面。
（1）设备研制。研制了五轴数控电解加工机床及配套的多轴联动数控系统。该机床具有3个直线运动坐标轴及2个旋转运动坐标轴，各轴均采用步进电机驱动。
（2）成形规律研究。研究了棒状外喷式阴极、三角形截面内喷式阴极、矩形截面内喷式阴极三种状况下展成电解加工间隙随一些主要工艺参数变化的规律。
（3）阴极设计。针对整体叶轮结构，设计制造出了新颖结构的组合式开槽阴极及矩形截面整体式型面精加工阴极，很好地解决了加工过程中易产生的阴极短路烧伤问题。
（4）加工软件开发。针对整体叶轮的开槽加工及型面精加工,开发了相应的数控展成电解加工软件，具有叶片型面的数据处理、数控加工的展成运动轨迹计算及整体叶轮的三维型面几何造型等功能。
（5）加工工艺试验。包括直纹面、非直纹面整体叶（涡）轮及带冠整体叶轮的展成电解加工、叶片型面电解抛光与五轴联动电解磨削等。
4 加工间隙的检测与控制
电解加工是一个复杂的非线性时变系统。由于加工间隙处于电场和流场的共同作用下，是时间和空间的变化函数，且空间极小，因而在加工过程中适时测量非常困难，特别是对于三维空间的间隙，至今尚无成熟的采样方案的实际应用。但是，随着计算机技术、传感器技术、测试技术、信号处理技术、电源技术等现代技术的发展，测控过程中存在的难题将逐一得到解决，并最终实现在线测控加工间隙。
近阶段，加工间隙的检测与控制的研究引起了众多关注，研究主要集中在以下方面。
（1）采用循环迭代间隙控制方案，快速调整工具进给速度，使之近似等于工件去除速度，从而精确地维持恒定的小间隙，并利用虚拟仪器技术构建电解加工控制系统^[11]。
（2）把加工电流或流体作用在阴极上的六维力作为研究参数，用最小二乘多变元线性拟合法，分别建立平面、斜面阴极加工电流或六维力与加工间隙之间的关系式，用叶片型面加工数据对建立的关系式进行检验和修正，得到最终的修正关系式。所得关系式在±15%的误差范围内可用于在线检测加工间隙^[12-13]。
（3）采集真实电解加工过程中阴极表面上的力信号，利用小波变换和BP神经网络，实现间隙的在线通报，并设计模糊控制器。把间隙的误差转化为力的误差及误差的变化信号，以此作为模糊控制器的输入，以加工电压的增量作为模糊控制器输出，实现对间隙的控制。在Matlab的simulink模块中建立了由神经网络、模糊控制器和电解加工系统联合组成的智能控制系统的仿真模型，进行仿真试验^[14]。
（4）针对高频窄脉冲电解加工，对加工间隙进行建模分析，提出了间隙平均电流检测法。通过测量相邻一组平均电流及其方差这2个参数判断间隙状态，从而对进给速度、进给方向进行相应调整，精确地维持恒定的小间隙，实现快速稳定的加工^[15]。
5 磁场提高电解加工精度的研究
这项技术早期研究较多的是磁场对电解磨削、电解抛光的影响。近年来，国内开展了电解成型加工叠加磁场的研究。
西安工业大学进行了磁场影响电场的仿真试验及在电解加工装置上叠加磁场的加工工艺试验。试验表明，电解加工过程中叠加磁场会改变原有电场分布，进而改变间隙流场的分布，从而有利于解决以往电解加工过程中的杂散腐蚀现象，提高电解加工的质量。只有在叠加磁场方向垂直于电场方向且N 极指向电场叠加磁场时, 对电场均布有较明显的作用^[16]。此外，采取切割流线的方向叠加磁场，洛仑兹力的作用有利于成股的束流展开；磁场可以减小电解液的粘度，改善其流动性能，有利于及时排走电解产物和热量，改善加工条件，提高加工稳定性^[17]。
近期又提出了将多极内封闭渐变磁路和多极外封闭渐变磁路组合后嵌入电解加工装置的方法, 可消除分股束流、空穴，改善电解加工流场, 改善工件表面粗糙度；提高集中蚀除的能力，有效减轻杂散腐蚀^[18]。
除了上述五大研究方向之外，叶片及整体叶轮加工、炮管膛线加工、周期循环电解加工、电解加工中管理系统的开发等工艺技术的研究均有所创新或突破。

设备研发及应用
　　电解加工是一种制造技术，常要求设备研发在工艺技术之前。甚至可以说，许多工艺技术必须建立在先有硬件的基础之上（如微秒级脉冲电流加工、振动进给加工等）。
电解加工的设备主要包括机床、电源和电解液系统3个主要实体以及相应的控制系统。
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