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精密微小孔电解磨削复合扩孔加工技术研究

作　者: 张欣耀
导　师: 朱荻
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 电解磨削微小孔加工精度表面粗糙度
分类号: TG662
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

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/dm~2;加厚镀时间180min,i=0.8 A/dm~2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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-26
  1.1 微小孔加工技术的研究和发展  13-21
    1.1.1 机械钻削加工法  13-14
    1.1.2 冲微小孔  14-15
    1.1.3 电加工法  15-18
      1.1.3.1 电解加工  15-17
      1.1.3.2 电火花加工  17-18
    1.1.4 高能束加工  18-20
      1.1.4.1 激光加工  18-19
      1.1.4.2 电子束加工  19
      1.1.4.3 离子束加工  19-20
    1.1.5 超声加工  20
    1.1.6 复合加工  20-21
  1.2 微小孔加工后处理技术  21-24
    1.2.1 磨料流加工  21-22
    1.2.2 化学研磨  22-23
    1.2.3 电解抛光  23-24
  1.3 课题来源、研究意义以及本文主要研究内容  24-26
    1.3.1 课题来源和研究的目的及意义  24
    1.3.2 本文的主要研究内容  24-26
第二章电解磨削复合加工理论基础  26-35
  2.1 电解磨削加工的理论基础  26-30
    2.1.1 法拉第定律  26-27
    2.1.2 电流效率  27
    2.1.3 电解加工速度  27
    2.1.4 金属的钝化与强化  27-28
    2.1.5 电解加工间隙  28-29
    2.1.6 影响加工精度的因素  29-30
      2.1.6.1 加工间隙对加工精度的影响  29
      2.1.6.2 进给速度对加工精度的影响  29-30
      2.1.6.3 加工电压对加工精度的影响  30
    2.1.7 影响表面粗糙度的因素  30
      2.1.7.1 电参数  30
      2.1.7.2 电解液  30
      2.1.7.3 机械因素  30
  2.2 电解磨削复合加工原理及特点  30-34
    2.2.1 电解磨削加工原理  30-31
    2.2.2 电解磨削电化学反应  31-32
    2.2.3 电解磨削加工机理  32-33
    2.2.4 电解磨削加工的特点  33-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章微小孔电解磨削加工系统介绍  35-41
  3.1 机床主体结构  35-36
  3.2 机床电气控制系统  36-38
  3.3 数据采集系统  38-39
  3.4 电解液系统  39-40
    3.4.1 电解液循环系统  39-40
    3.4.2 电解磨削加工温控系统  40
    3.4.3 电解液的选择  40
  3.5 本章小结  40-41
第四章电解磨削加工电极的制备  41-52
  4.1 金刚石复合电镀原理  41-42
  4.2 电极反应  42
  4.3 复合电镀工艺  42-44
    4.3.1 镀液及其组成的选择  42-43
    4.3.2 影响复合电镀工艺的主要参数  43-44
      4.3.2.1 电流密度  43
      4.3.2.2 温度  43
      4.3.2.3 pH 值  43-44
  4.4 复合电镀金刚石工艺过程  44-51
    4.4.1 电镀金刚石工具材料的选择  44-45
    4.4.2 复合电镀工艺过程  45-46
    4.4.3 工艺参数对Ni-金刚石复合镀层形貌的影响  46-47
    4.4.4 Ni-金刚石复合镀层的耐磨性能  47-50
    4.4.5 最佳工艺条件的确定  50-51
  4.5 磨头的绝缘处理  51
  4.6 本章小结  51-52
第五章精密微小孔电解磨削复合加工试验研究  52-69
  5.1 微小孔电解磨削复合加工技术研究  52-62
    5.1.1 金刚石磨头电极的选择  52-53
    5.1.2 电极转速的选择  53-54
    5.1.3 加工参数对小孔加工精度的影响  54-59
      5.1.3.1 加工参数对小孔尺寸精度的影响  54-56
      5.1.3.2 加工参数对孔形状精度的影响  56-59
    5.1.4 加工参数对孔表面质量的影响  59-60
    5.1.5 微小孔电解磨削优化参数条件下的电解磨削比  60-62
      5.1.5.1 实际体积电化当量测定  60-61
      5.1.5.2 电解磨削比  61-62
  5.2 深小孔电解磨削加工技术研究  62-68
    5.2.1 加工工件  62
    5.2.2 工具形状的选择  62-63
    5.2.3 加工参数对深小孔加工精度的影响  63-67
      5.2.3.1 加工参数对深小孔尺寸精度的影响  63-65
      5.2.3.2 加工参数对深小孔孔形状精度的影响  65-66
      5.2.3.3 加工参数对深小孔表面质量的影响  66-67
    5.2.4 深小孔电解磨削优化参数下的电解磨削比  67-68
  5.3 本章小结  68-69
第六章总结和展望  69-71
  6.1 本文的主要总结  69
  6.2 对本研究的展望  69-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
攻读学位期间的研究成果及发表的学术论文  76

精密微小孔电解磨削复合扩孔加工技术研究

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