電化學(xué)砂帶光整工藝在曲軸拋光加工中的應(yīng)用

摘要：電化學(xué)光整加工是機械加工中一種重要的方法。文章利用電化學(xué)砂帶光整加工技術(shù)，設(shè)置拋光加工曲軸的主要工藝參數(shù)，對加工設(shè)備進(jìn)行選擇，設(shè)計了一套電化學(xué)復(fù)合光整加工試驗方案，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了說明，結(jié)果表明該加工方案可以降低曲軸的表面粗糙度，達(dá)到一定加工精度的要求。

關(guān)鍵詞：光整加工；電化學(xué)砂帶；表面粗糙度；機械加工；砂帶裝置

中圖分類號：TG662 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）27-0043-03

1 電化學(xué)砂帶光整加工的基本思想

在機械加工中旨在提高零件表面質(zhì)量為目的各種加工方法、加工技術(shù)，稱為表面光整加工技術(shù)，簡稱光整加工技術(shù)。電化學(xué)砂帶光整加工是以電化學(xué)陽極溶解原理為基礎(chǔ)，去除規(guī)律遵循法拉第電解定律，再配合砂帶的機械磨削作用，兩者結(jié)合達(dá)到對金屬工件光整加工的目的。在電化學(xué)砂帶光整加工工藝中，影響最終加工結(jié)果的工藝參數(shù)很多，各種加工參數(shù)的優(yōu)選則是達(dá)到良好加工結(jié)果的重要途徑。而在電化學(xué)砂帶光整加工過程中，工藝參數(shù)對加工結(jié)果的影響并不是獨立的，彼此之間也相互關(guān)聯(lián)，因此，單因素實驗不能完全準(zhǔn)確地反映各個因素對加工結(jié)果的影響，必須將影響電化學(xué)砂帶光整加工的各種因素，包括電解液成分、濃度及溫度、電流密度、加工間隙、零件原始表面粗糙度、加工時間、砂帶型號、砂帶速度、砂帶和工件接觸壓力等，進(jìn)行整合試驗，找到一種生產(chǎn)中切實可行的電化學(xué)砂帶光整加工工藝。

2 電化學(xué)砂帶光整加工主要設(shè)備選擇

2.1 機床的選擇

在曲軸電化學(xué)砂帶光整加工中，機床主要起到如下作用：提供不同的回轉(zhuǎn)速度；保證工件在光整加工中處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；便于操作。

基于以上要求，我們選擇了由大連機床集團有限公司生產(chǎn)的CDL6136高速臥式車床，可提供12級主軸轉(zhuǎn)速，分別為32、62、140、160、230、270、320、450、720、1000、1400、2000（rpm）。

2.2 電源的選擇

在光整加工系統(tǒng)中，除了機床設(shè)備外，電源也是一個關(guān)鍵設(shè)備，它的規(guī)格決定了電化學(xué)光整加工的效果和加工效率。所以根據(jù)曲軸的尺寸和預(yù)期的加工效率選用了SMD-300D型數(shù)控脈沖電鍍電源，其具體參數(shù)為：輸出波形為方波，輸出頻率5～5000Hz，占空比為0%～100%，最大輸出峰值電流300A，平均電流100A，輸入電壓220V。

2.3 砂帶裝置的選擇

在電化學(xué)光整加工系統(tǒng)中，砂帶本身的特點和工作方式與曲軸的光整加工質(zhì)量存在直接的聯(lián)系。砂帶不僅在磨削過程中要對曲軸施加合適的壓力，還要保證砂帶在金屬表面均勻地移動，只有這樣才能獲得理想的加工表面。

砂帶機的結(jié)構(gòu)：如圖1所示，針對本試驗的特點，需要調(diào)節(jié)砂帶的張緊程度和砂帶與曲軸之間的相對位置，所以砂帶裝置主要由六部分組成，包括機架、氣動馬達(dá)、張緊機構(gòu)、主動輪、從動輪、導(dǎo)向輪。張緊機構(gòu)由壓縮彈簧和定位套筒構(gòu)成，主要調(diào)節(jié)砂帶的張緊力。氣動馬達(dá)可以以3000～10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速向砂帶提供動力。主動輪與氣動馬達(dá)相連，驅(qū)動從動輪和導(dǎo)向輪正常工作。這套裝置完全可以滿足試驗的磨削需要。

砂帶型號的選擇：不同的加工工件材質(zhì)、不同的加工工件形狀所選用的砂帶型號是不一樣的，砂帶型號的選擇主要從基體的材質(zhì)、磨料的材質(zhì)、粘結(jié)劑的種類和砂帶接頭方式等4個方面來選擇。在本試驗中采用的是布基、氧化物堆積磨料、粘接接頭的優(yōu)質(zhì)砂帶。

砂帶粒度的選擇：只有選擇合適的砂帶粒度，才能保證加工工件的表面質(zhì)量和提高砂帶的使用壽命。若選用的砂帶粒度號過小，加工效率降低，光整加工時間較長。若選用的砂帶粒度號過大，就不能保證加工工件的表面質(zhì)量，使表面粗糙惡化，而且砂帶在使用時易折皺和斷裂，使砂帶的使用壽命降低，影響加工效果。在本試驗中采用的是粒度為1200的砂帶。

2.4 電極結(jié)構(gòu)的選擇

如圖2所示的電極結(jié)構(gòu)。這種電極結(jié)構(gòu)能夠保證光整加工區(qū)電解液流場均勻，并形成合適的背壓區(qū)域，使電解液在加工過程中供應(yīng)充分，保證及時帶走電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。而且電極前端有加工精度較高的弧形面，能夠與曲軸拋光部位緊密貼合，從而實現(xiàn)對極間間隙進(jìn)行方便調(diào)整的目的，極間間隙調(diào)整精度較高，能夠達(dá)到0.01mm，完全可以 滿足極間間隙允許的精度要求。圖2所示的電極也完全能夠滿足曲軸電化學(xué)光整加工的工藝要求。

3 電化學(xué)砂帶光整加工的主要工藝參數(shù)

如表1給出了電化學(xué)砂帶光整加工的主要工藝參數(shù)。其中電流密度和工件旋轉(zhuǎn)速度對拋光質(zhì)量的關(guān)系要嚴(yán)格控制。

4 電化學(xué)砂帶光整加工的試驗方案和結(jié)果

4.1 表面粗糙度檢測位置說明

在本試驗中，試驗件采用的是材質(zhì)為45鋼的壓縮機曲軸，主要拋光與上支撐配合的滑動軸承部，本文對拋光前后的表面粗糙度進(jìn)行了對比。拋光前后檢測位置完全相同，評定參數(shù)為微觀不平度十點高度，選取的評定長度ln=4mm，取樣長度Lr=4mm，縱向倍率2000，橫向倍率50。具體檢測位置如圖3所示，共選取12個位置作為檢測的對象。

4.2 光整效果

在曲軸轉(zhuǎn)速，電流密度I=18.75A/

cm2，電化學(xué)作用60s條件下，直流電源關(guān)閉后，砂帶機在曲軸相同轉(zhuǎn)速下，砂帶繼續(xù)磨削60s。砂帶電化學(xué)光整加工表面粗糙度對比如表2所示。

5 結(jié)語

本文討論了電化學(xué)復(fù)合光整加工技術(shù)的電化學(xué)砂帶光整加工主要設(shè)備的選擇、主要工藝參數(shù)的選擇以及加工條件的設(shè)置，并利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)計了一套電化學(xué)復(fù)合光整加工試驗，通過多次的試驗，尋找到一種切實可行的曲軸電化學(xué)光整加工工藝，可以使得曲軸表面粗糙度值從穩(wěn)定地提高到，最高達(dá)到。

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作者簡介：曲洪偉（1978-），男，遼寧大連人，大連三洋壓縮機有限公司工程師，碩士，研究方向：技術(shù)管理、質(zhì)量管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）