數控技術在機械加工技術中的應用研究

趙西環

摘 要：數控加工是電解加工和傳統的數控加工的結合，將電解加工金屬去除率高，加工效率好和傳統數控加工精度好的優點結合起來。這種復合的加工不僅保證了生產效率，而且工件的表面粗糙度值也大大降低了。數控加工不同于其他加工，加工過程中使用絕緣磨料以導電磨料黏于磨輪上，以保證陰極和工件的加工間隙，也會去除加工過程中產生的鈍化膜。電化學加工就是將外部的直流脈沖電壓接進來，在接水，接上電解液和通電后，通過電化學反應有效去除材料。

關鍵詞：數控技術；機械加工技術中；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.050

1 概述

數控加工技術是由難熔金屬化合物（如碳化硅、碳化鎢等）與粘結金屬（如鎳、鈷等）通過一系列的復雜的工藝流程加工而成的合金材料。早期美國GE公司對此類合金做過一些試驗性的應用研究。該合金提高了Cr、Ti兩種元素的含量，在數控加工技術的基礎上，降低了Co、Mo、Al三種元素的含量，W元素的加入有效改善了高溫合金的熱穩定性還有其抗腐蝕性能，同時也具有一定的抗氧化性、抗硫化腐蝕性和抗高溫強度。

數控加工技術主要用于航天航空領域，比如說發動機的整體渦輪盤，還有一些其他交通工具的發動機。合金在長期失效后，高溫塑性低，拉伸強度較低，屈服強度也明顯降低。合金在650℃時可以經過長期時效后保持穩定的組織性能。經過850℃長期時效后 ，穩定性明顯降低，但是通過熱處理后，其壽命可恢復大部分，塑性也能恢復原來的水平。強化相變化規律如下。綜上可以看出數控加工技術在650℃時強化相比較穩定。

2 數控加工的特點

相對于傳統的機械數控，數控作為一種新的加工方式有著許多特點。

（1）有良好的表面加工精度。數控加工是將電化學加工與傳統的機械數控加工結合，和傳統的機械數控相比，通過電化學反應可以去除90%的金屬量，加工中基本很少產生在傳統機械加工過程中由于進給數控而產生的熱變形和殘余應力。而一系列由高溫而引起的飛邊、裂痕還有熱應力等也不會產生，從而加工質量比較好。數控加工過后，表面粗糙度一般只有Ra0.62～0.15μm。

（2）刀具磨損量小。數控加工采用的是導電磨輪并且具有純機械磨削能力，磨輪前面可以采用鑲嵌鍍，也可以采用復合鍍金剛砂，通常金剛石砂輪磨耗速度僅僅是一般機械磨削用金剛石的1/5，大大節約了加工成本。

（3）加工效率高。就加工工藝而言，一般的機械數控需要經過粗銑、精銑、拋光等一系列的工藝過程才能達到較高的精度要求，加工時間比較長，而生產效率不高；但是采用電化學數控加工的話，加工過程只會產生很小的熱量。加工硬質合金時切削力也會很小。根據實際需求，改變用電參數從而達到要求，可以一次性完成粗、精銑，不僅提高了效率，同時降低了成本。電解磨削加工的效率與機械磨削比可提高數倍以，生產效率很高。

（4）可以加工硬質合金材料。數控和傳統數控不一樣，傳統數控加工硬質合金只能用更硬的刀具去加工材料，通常會產生很大的切削力，刀具損壞會很嚴重，數控尤其能勝任加工難加工的金屬。

3 數控技術在機械加工技術中的應用

數控加工，將傳統的數控加工和電解加工結合。進行數控試驗時，工件和陰極表面，保持一定的距離，復合陰極表面鍍的金剛砂磨料使得工件陽極的表面和復和陰極之間形成一定的加工間隙，通常是0.04mm，在此間隙內噴射電解液。加工時，發生電化學反應，去除工件時會產生鈍化膜，而陰極上的絕緣磨?？梢怨纬?，這樣使得電解液和暴露出的新的金屬表面繼續發生反應，而產生的金屬雜質并且通過高壓水柱噴走。

電解加工可以加工所有的導電材料以及一些很難加工的金屬材料比如高硬度、高強度、韌性的金屬。電解加工加工生產效率高，不會受到加工表面粗糙度和加工精度的影響和限制，加工過程中由于電解作用大于機械作用，所以加工表面不會出現由于機械進給力而產生的變形或是殘余應力。電化學加工工藝可對70HRC的超硬材料進行加工，精密度高達±2?m，表面光潔度高達0.05?m。

電解加工和傳統的加工不同，傳統的機械加工時刀具和工件接觸，通過切削力從而去除工件。而電解加工時，工件和復合陰極不能接觸，應該留有一定的加工間隙，否則會造成短路。藍色為復合陰極，棕色的為加工工件，之間是留有一定間隙的，否則會造成電路的短路。一般電解加工可根據加工原理分為三種，每種都有不同的加工方法和所對應的加工內容。

（1）根據陽極溶解的加工原理，有兩種加工分別是電解加工和電解拋光。電解加工主要用于形狀、尺寸加工、如一些渦輪發動機葉片還有三維模鍛加工；而電解拋光，主要用于表面光整的加工和去毛刺等。（2）根據陰極沉積的加工原理，常見的有四種加工方法，分別是電鍍、電刷鍍、復合電鍍、電鑄。其中電鍍通常用于表面加工及裝飾還有保護；電刷鍍主要用于表面局部的快速修復還有強化；復合電鍍主要用于表面強化還有一些模具的制作；電鑄主要用來復雜形狀電極及精密模具制造。（3）根據復合加工的原理，常見的有研磨加工、超聲波電解加工等。電解磨削主要用于形狀尺寸的加工還有一些光整、鏡面的加工。

4 數控試驗的質量要求

生產效率，加工質量以及表面粗糙度是衡量加工工件質量好壞的重要參數。

一般生產率由電化學當量，電流的密度，復合陰極和工件的接觸面積及導電磨輪和工件的接觸面積所決定。

通常我們可以提高工作電壓或者提高電解液的溫度來提高電流密度。

加工質量和表面粗糙度主要受電參數如電壓、電解液的組成還有工件材料的性質所影響。合適的工作電壓可以保證電化學反應的速度適中，不會產生較多的鈍化膜，電解液的成分組成也會對加工的質量產生影響，可以根據工件表面粗糙度的要求來選擇合適PH值的電解液。工件材料性質也很大程度上決定了加工的難易程度。

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