機(jī)械加工工藝中的自動(dòng)化控制技術(shù)研究

趙西環(huán) 孫鵬

摘 要：自動(dòng)化控制機(jī)型加工的整體設(shè)備主要包括電源控制系統(tǒng)、主軸的控制系統(tǒng)，電解液循環(huán)、采集系統(tǒng)，還有過(guò)濾系統(tǒng)及電源保護(hù)裝置。因此，本文對(duì)機(jī)械加工工藝中的自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；工藝；自動(dòng)化控制技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.054

1 自動(dòng)化控制機(jī)型加工系統(tǒng)

機(jī)床由各個(gè)部分組成，作為一個(gè)有機(jī)整體，每個(gè)部分都發(fā)揮著重要的作用。首先通過(guò)高壓泵把水吸出，通過(guò)過(guò)濾泵過(guò)濾傳到復(fù)合陰極，通過(guò)電解液系統(tǒng)將電解液輸送到陰極，并且也還有外噴電解液，可以更好的加工工件。因?yàn)榭紤]到加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生金屬雜質(zhì)，并且還有金剛砂銑削掉的鈍化膜雜質(zhì)，所以設(shè)計(jì)通過(guò)高壓泵將水從水槽吸出并高壓噴出將產(chǎn)生的廢料噴離工件加工表面，且水可以導(dǎo)電，可以是電解液很好的導(dǎo)體，這樣有利于工件的加工。

一般選用小型的離心泵作為電解液循環(huán)系統(tǒng)的泵，電解液通常酸性較高，具有一定的腐蝕性，所以我們?cè)谶x擇離心泵時(shí)，要考慮耐腐蝕性和耐酸性。

考慮到循環(huán)利用的問(wèn)題，在主工作臺(tái)上設(shè)置排水口，將加工過(guò)程中產(chǎn)生的電解液、水、和金屬雜質(zhì)，鈍化膜雜質(zhì)的組合污水排出，通過(guò)過(guò)濾系統(tǒng)，現(xiàn)將雜質(zhì)過(guò)濾，然后通過(guò)過(guò)濾裝置吸附金屬離子，從而得到純凈的水再次用于電解加工。

在加工過(guò)程中也可能產(chǎn)生有毒氣體，所以視情況在機(jī)床上方添加吸氣裝置，同時(shí)在工作臺(tái)四周安裝玻璃罩和幕布，防止電解液體灼傷人體。

2 試驗(yàn)加工機(jī)床簡(jiǎn)介

數(shù)控電解機(jī)械復(fù)合加工機(jī)床是我們使用的機(jī)床，它是五軸五聯(lián)動(dòng)的機(jī)床。

主要參數(shù)如下：

X、Y、Z工作行程（mm）：800x1200x800；B軸旋轉(zhuǎn)（度）：-110～+110°；C軸旋轉(zhuǎn)（度）：360°

這次銑削加工用的機(jī)床是傳統(tǒng)的銑床加上電解加工系統(tǒng)，具有加工質(zhì)量穩(wěn)定，加工精度較高的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，自己可以調(diào)節(jié)主軸的進(jìn)給速度。

主要有這些組成部分，（1）工作箱，進(jìn)行電化學(xué)加工，首先要進(jìn)行定位，夾緊等工作，其次要保證復(fù)合陰極和工件具有一定的間隙，最后將電流和電解液根據(jù)要求輸送到加工間隙。還有（2）主軸頭，主軸頭一般由導(dǎo)軌、陰極安裝版和滑枕組成。其次還有（3）床身，床身起著支撐整個(gè)機(jī)床主體的作用。

電解設(shè)備的核心部分--電源，電源的輸出電流決定著機(jī)床的大小和電解液系統(tǒng)的規(guī)格。并且再次期間，電化學(xué)加工的陽(yáng)極反應(yīng)溶解過(guò)程同樣受著電壓、穩(wěn)壓精度以及短路保護(hù)，這些都是最終影響自動(dòng)化控制機(jī)型加工，加工精度、表面粗糙度、效率、穩(wěn)定性重要因素。一般最大電壓在25V左右。在電解磨削加工電源供應(yīng)是電解加工中保證工件加工精度的首要條件，所以電源的選擇很重要。

3 電解液選擇及系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電解質(zhì)是能一種導(dǎo)電的物質(zhì)，通過(guò)溶劑溶解從而能夠形成離子進(jìn)而達(dá)到導(dǎo)電的目的。自動(dòng)化控制機(jī)型加工中的另一個(gè)導(dǎo)體是電解質(zhì)溶液。像一般的電化學(xué)加工的裝置，電解液可以和工件接觸從而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并且利用電解液的高速流動(dòng)性帶走加工過(guò)程中的熱量。

電化學(xué)加工中，電解液應(yīng)該具有以下的物理特性：

（1）導(dǎo)電性能。在通電之后，加工過(guò)程中應(yīng)該有較好的導(dǎo)電性。（2）氧化能力。在進(jìn)行加工的過(guò)程中形成鈍化膜，使不加工區(qū)域不產(chǎn)生磨損、消耗，加工區(qū)可以通過(guò)電壓的增大而去除鈍化膜，確保了工件的表面精度。（3）腐蝕能力小。不會(huì)對(duì)車(chē)床和人體產(chǎn)生較大的傷害。（4）應(yīng)該有較好的成型精度。

電解液在價(jià)格選擇方面也應(yīng)該比較適中，因?yàn)殡娊庖嚎赡軙?huì)因?yàn)檫^(guò)酸而對(duì)機(jī)床造成一定的腐蝕，所以在選擇時(shí)，PH值應(yīng)該選擇比較中性的鹽溶液，一般數(shù)值在7～9。傷害也比較少。根據(jù)所學(xué)過(guò)及查閱資料所得的理論，所采用的則是腐蝕性不強(qiáng)、不是線性鈍化的電解液，例如：NaNO3、NaCl。

對(duì)于NaCl電解液，腐蝕性比較大。并且加工精度比較小，對(duì)于一些表面比較粗糙的零件，適合用這種電解液加工。

對(duì)于NaNO3是電解液。在電化學(xué)加工的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一層薄薄的鈍化膜，鈍化膜的產(chǎn)生，會(huì)影響電解液的電解率。但是可以提高加大電壓，從而加大電流密度，可以使鈍化膜破裂。NaClO3也是一種比較鈍性的電解液，但是由于其成本比較昂貴，雖然能夠保證加工精度，但是價(jià)格相對(duì)比較高。

所以結(jié)合上述觀點(diǎn)，在實(shí)際的加工過(guò)程中，一般選擇NaNO3溶液，選擇濃度是18%，既可以保證效率，也能控制一定的成本，所以在這次試驗(yàn)中我們采用NaNO3溶液作為電解液。

4 復(fù)合陰極的設(shè)計(jì)

此次試驗(yàn)選擇前端鍍有金剛砂的復(fù)合陰極，因?yàn)殛帢O的設(shè)計(jì)直接保證了工件的形狀和精度。電解鍍的金剛砂是絕緣的，既能保證加工的加工間隙，也能絕緣，防止工件與復(fù)合陰極接觸，從而造成短路。選用不銹鋼為加工材料，不僅能保證較高的強(qiáng)度，而且成本比較小。

5 自動(dòng)化控制機(jī)型加工的夾具設(shè)計(jì)

夾具主要用來(lái)對(duì)要加工的零件進(jìn)行固定，以便于加工。可以保證加工精度，形成一個(gè)封閉的加工區(qū)域和電解液流通的通道，從而將電流引入加工區(qū)域。

此次用到的夾具是專(zhuān)用夾具，用來(lái)裝夾復(fù)合陰極。

復(fù)合陰極的刀柄主要由兩部分構(gòu)成。

此類(lèi)專(zhuān)用夾具的主要功能有：

（1）可以用來(lái)裝夾復(fù)合陰極，而且另一端可以和主軸相連。（2）應(yīng)該和機(jī)床保持絕緣，否則在電解加工時(shí)會(huì)短路。（3）應(yīng)夾緊工件，以便進(jìn)行自動(dòng)化控制機(jī)型加工。

6 結(jié)論

自動(dòng)化控制機(jī)型加工的整體設(shè)備，主要由電源控制系統(tǒng)、主軸的控制系統(tǒng)，電解液循環(huán)、采集系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)及電源保護(hù)裝置組成。電源的輸出電流決定著機(jī)床的大小和電解液系統(tǒng)的規(guī)格，這個(gè)也是影響自動(dòng)化控制機(jī)型加工的去除量的大小，本試驗(yàn)用的電源一般最大電壓在25V左右。在復(fù)合陰極上電解鍍的金剛砂，既可以保證絕緣性防止短路，也能保證加工的加工間隙，從而保證了試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔松華.機(jī)械加工工藝中危險(xiǎn)因素的控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，

2014（23）

[2]郭春芬，魏軍英.基于本體的機(jī)械加工工藝知識(shí)表示研究[J].煤炭技術(shù)，2011（07）.