提高深小孔電解加工精度性能研究

沈敏敏

青島科技大學，山東青島 266042

0 引言

隨著科技的不斷發展，應用于航空航天、生物工程、醫療器械、精密儀器等方面的零件，對精密度的要求越來越高，傳統工藝技能已不能滿足日益增加的要求，因此急需一種現代工藝手段來解決這一難題，深小孔點解加工應運而生。電解加工是以離子形式對材料進行蝕除，所加工的工件具備良好的性能，能夠適應精密的要求。隨著電解加工工藝的不斷提高，以及對零件精度要求的提高，逐漸出現一些課題需要研究解決。深小孔電解加工首先需要確定陽極電解溶液的溶解范圍，進而控制電解加工的精度性能，可由下面公式計算出大致范圍：

V 為電解液溶解速度，η 為電流效率，i 為陽極表面的電流密度。由此公式可知，L（近遠點電解溶解速度比）是決定電解精度性能的重要因素，L 越大說明加工工件的精度越好。同時由于電解加工過程中存在電解間隙，所以平衡間隙的大小同樣是影響電解加工精度的重要性能指標之一，可由以下公式計算:

κ 為電解液導電率，vf為加工極度。有公式可看出，變化量 dΔb越趨于穩定，電解精度約稿，而這需要加工間隙足夠小。

1 電解加工的工藝優點

從電解加工的原理可看出，電解加工是利用電解陽極溶液極度強化，進而集成多種技術，在工件不同指標間互不影響的完成精度加工。首先，電解加工相對于傳統電火花加工來說，具有較高的生產效率，且在理想狀態下，其比切削加工的效率還要高。另外電解加工由于一次成型，與加工密度與表面粗糙度沒有制約關系，因此可適用于不同指標間的生產，同時提高三種工藝指標。其次，鑒于其對金屬材料的種類、硬度、韌性等指標沒有要求，因此其加工范圍相對較廣。再次，不同于傳統加工方式，電解加工不需要對工作溫度進行額外控制，在常溫下即可進行生產，因此這樣常溫環境不會對加工材料和加工產品造成損害或變化，使產品表面質量較好。最后，在理想狀態下，電解加工是在電解陽極進行，因此理論上講不存在陰極消耗。

2 深小孔電解加工精度的影響因素

1）間隙電場對加工精度的影響

在進行深小孔電解加工時，由于電解間隙的存在，電解液存在導電性且其導電性k＞0，因此，處于電解液中的加工間隙中就會發生電流流動，進而產生電場。電場強度，其中i 為電流，k 為電解液的電導率。在電場的作用小，電解液中發生以陰極、陽極為終點的正負離子反方向運動，進而形成電流場。當電解加工進入正常穩定的運行狀態時，電解液的電流場就處于一個穩定狀態。電流場穩定時，電解間隙越小，其電位梯度越大，電流密度也就越大，線性蝕除率越大，因此電解加工精度越高。

2）工具電極進給速度對加工精度的影響

理想狀態下，當電解加工開始進行時，電極與工件之間設置原始間隙，電場強度較大，在電場作用下，電解加工開始由近電極點逐漸向外擴散。當電極與工件之間的電場到達一定強度時，電解效率最高，此時為電場的最大值。隨著工件表面被逐漸蝕除，電極與工件間的間隙逐漸增大，電場強度會隨著電解反應逐漸減小，直至完全停止反應。在實際的電解過程中，電場隨著電解強度的增強而增強，但由于需要保證工件電解加工的持續進行，必須不斷的移動電極，使其與工件保持一定的距離，這就使電解反應不會像在理想狀態下那樣最終停止，而是一直使電場保持一定強度。隨著電解加工的進行，工件表面由于蝕除與電解，電場作用不再最大范圍擴散，且電解液的電導率也會由于工件溶解而發生變化，使電解液逐漸復雜，進而電場發生變化。因此在實際電解加工中，適當的提升工具電極的進給速度是可以提高電解工作效率的，但是如果進給速度過大，則會使電極與工件見的間隙電液不能及時排除工件電解產物，容易造成短路。為保證電解加工的穩定性，工具電極的進給速度需按照設定進行控制。

3）電解液壓力對精度的影響

壓力是電解液流動的推動力，在實際的電解加工中，需要一定程度的電解液流動來帶走電解過程工件產生的電解產物，以免發生短路，因此適當電解液壓力能夠提高電解效率和電解精度。但是電解液的壓力必須控制在一定范圍，壓力過大亦會帶來危害。在電解過程中，隨著電解加工的進行，工具電極會不間斷的產生氣泡，氣泡在收到不均衡的壓力作用下附著在電極表面。當氣泡不能正常的排出時，電極表面由于越來越多的氣泡而變得不再具有導電性，從而減弱了電解加工間隙中的電流場強度，影響電解加工。當電解液壓力處在一定范圍內的穩定值時，電解液會在壓力的作用下在間隙中流動，沖刷走附著在電極上的氣泡。電解液壓力越大，電解液的沖刷作用也大，對電極氣泡的沖刷作用越明顯。但是電解液壓力并非越大越好，如果電解液壓力過大，會造成工具電極發生擺動，造成與孔壁碰撞，影響加工質量。

4）絕緣層對加工精度的影響

采用不同絕緣程度絕緣層工具電極進行電解加工實驗，在其他實驗條件一致時，絕緣度越好的工具電極，其前端裸露部分增加了陰極電解反應的面積，提高了電極側面與孔壁間的電場，間隙電流隨之增加。因此可見，工具電極外部覆有絕緣層可以增加電解加工的精度。

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