微小孔电化学去毛刺机可行性分析
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微小孔电化学去毛刺机可行性分析
直径1mm以下微小孔越来越广泛地应用于汽车、生物医疗、核工业、航空、航天等领域。机械钻孔能以较低成本加工出深径比大、圆度佳、表面质量和精度较高的微小孔,但加工后的微小孔会产生毛刺而影响零件的精度和使用性能。目前精密零件上微小孔去毛刺技术尚不成熟。电化学加工是一种非接触式加工,阴极可以做成很小,非常适合微小孔去毛刺加工。本文研究了采用电化学法,对微小孔毛刺,尤其是复杂壳体、管零件等内表面难到达区域毛刺进行可控去除，也就是电化学去毛刺机技术。
为有效控制电化学去毛刺机加工,建立了微小孔直流电化学加工数学模型。对建立的模型进行模拟,分析了加工电流、加工时间等参数以及毛刺初始毛刺高度、微小孔孔径等属性对电化学去毛刺效果的影响。分别对铝和不锈钢板上的不同孔径的微小孔采用不同的加工参数进行直流电化学去毛刺试验,得到的试验值与基于所建数学模型的预测值比较接近,证明所建数学模型能较为准确地预测毛刺去除过程。采用数学模型计算的参数进行加工,成功去除了铝板上微小孔毛刺。
针对直流电化学去毛刺杂散腐蚀大的缺点,研究采用脉冲电流进行电化学去毛刺。研制出能够稳定输出频率为5KHz-5MHz、占空比为20%-60%、电压0-60V、电流0-1A脉冲电流的脉冲电源。采用此电源,在铝和不锈钢板上进行脉冲电化学腐蚀加工试验,并以此为基础,对铝和不锈钢板上不同孔径微小孔进行脉冲电化学去毛刺试验。结果表明：脉冲加工能显著减小腐蚀区面积,腐蚀区面积随着脉冲占空比的减小、脉冲频率的增大而减小,但存在一定极限；去毛刺加工时,每种脉冲频率对应一个最佳的占空比范围,且频率越高最佳占空比越大。 为解决因毛刺参数未知,难以用理论计算确定所需去毛刺加工时间的难题,试验研究了脉冲电化学去毛刺过程极间电压和电流以及微小孔“喷泉现象”的变化。结果表明,恒压加工时,极间电流逐渐变小,恒流加工时,极间电压逐渐变大；开始加工时每个孔的电流或电压会有较大差别,但会逐渐趋于某一特定范围；微小孔“喷泉”高度随着加工进行不断变高,当毛刺去除完毕后继续延长加工时间,“喷泉”高度基本不变。以上述变化规律为脉冲电化学去毛刺加工状态的判断依据,实现了对管零件管壁上参数未知的微小孔毛刺有效去除。
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