電化學(xué)去毛刺試驗(yàn)研究

付仙良

（北京天瑪智控科技股份有限公司，北京 100013）

電化學(xué)去毛刺又稱電解去毛刺，是利用電能、化學(xué)能進(jìn)行局部陽(yáng)極溶解來(lái)去除毛刺。加工時(shí)，金屬工件為陽(yáng)極，工具電極為陰極。兩極之間保持一定間隙并施加電壓，電解液在一定壓力下流過(guò)兩極間隙，電流集中在毛刺的尖端和棱邊部分，使毛刺快速溶解，從而達(dá)到去除毛刺的目的。

1 電化學(xué)去毛刺介紹

毛刺是機(jī)械加工過(guò)程中局部存留的缺陷。在加工小型機(jī)械構(gòu)件時(shí)，局部存留的毛刺非常微小，常常肉眼不可見(jiàn)或不易觀察。但是，在很多的生產(chǎn)裝配過(guò)程中，不允許局部存在小毛刺。因此，對(duì)一些小型機(jī)械構(gòu)件而言，去小毛刺過(guò)程尤為重要。去除這些小毛刺是一個(gè)棘手的問(wèn)題，目前許多企業(yè)對(duì)這些肉眼不易見(jiàn)的小毛刺在顯微鏡下使用手工刮除法，存在去除效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、容易造成視覺(jué)疲勞等缺點(diǎn)[1-3]。工具電極是影響電化學(xué)去毛刺的關(guān)鍵因素。制作電極的材料有銅、不銹鋼、石墨、銅鎢合金以及錫鋅青銅等，常用的電解液有氯化鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉和氯化鉀等。電化學(xué)去毛刺的主要工藝參數(shù)有加工間隙、工作電壓和電流密度。加工間隙是決定加工精度的主要因素，直接影響工件表面質(zhì)量和加工效率。加工間隙過(guò)大，加工效率低；加工間隙過(guò)小，電流密度增大，電解產(chǎn)物多，排放困難，易發(fā)生短路現(xiàn)象。陰極與工件的間距視毛刺的高度而定，粗加工一般取0.3 ～0.9 mm， 精加工一般取0.1 ～0.3 mm[4]。工件不加工表面時(shí)，需離開(kāi)陰極2 ～3 mm。工作電壓是施加到工具陰極和工件陽(yáng)極之間的極間電壓，確保工作時(shí)電流密度達(dá)到設(shè)定值，一般為5 ～30 V。電流密度直接影響加工效率和加工面的粗糙度。電流密度越高，表面粗糙度越低。但是，電流密度太大會(huì)發(fā)生火花放電，能耗變大；電流密度過(guò)低，加工效率慢[5]。

2 電化學(xué)去毛刺試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1.1 試件選擇

試件為公司液壓閥產(chǎn)品中毛刺較難去除的復(fù)雜閥體，為從生產(chǎn)車間隨機(jī)抽取的手工去刺前的產(chǎn)品。

2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備為淄博中威電加工機(jī)床有限公司生產(chǎn)的DJK6040-1000 電化學(xué)去毛刺機(jī)，如圖1 所示，電極如圖2 所示。

2.1.3 試驗(yàn)條件

設(shè)備型號(hào)為DJK6040-1000，工件采用易切削不銹鋼材料，電極材料為黃銅，電解液為濃度15%的硝酸鈉，工作電流為30 ～40 A。

2.1.4 試驗(yàn)工藝參數(shù)

試驗(yàn)工藝參數(shù)，如表1 所示。

表1 電化學(xué)去毛刺試驗(yàn)工藝參數(shù)

液壓閥體內(nèi)部毛刺部位較多，為驗(yàn)證電化學(xué)去毛刺的效果，本次試驗(yàn)主要針對(duì)閥體中毛刺最大的主孔交叉孔部位。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果及其分析

經(jīng)試驗(yàn)，電化學(xué)去毛刺的效果與通電工作時(shí)間關(guān)系最大。電化學(xué)去毛刺試驗(yàn)前后的毛刺對(duì)比如圖3（a）、圖3（b）和圖4（a）、圖4（b）所示。

從圖3 和圖4 去毛刺前后對(duì)比圖可以看出，交叉孔處毛刺經(jīng)電化學(xué)去毛刺后均得以去除，肉眼觀察去毛刺效果良好。經(jīng)手指觸摸檢查，毛刺部位過(guò)渡光滑，無(wú)刺痛感。

從圖5 和圖6 的對(duì)比圖可以看出，經(jīng)電化學(xué)去毛刺后在電極側(cè)的毛刺根部區(qū)域有電火花放電加工痕跡，最大放電加工范圍2 mm 左右，同時(shí)在毛刺根部形成R0.3 ～0.5 mm 的圓角。這是因?yàn)樵陔娀瘜W(xué)去毛刺過(guò)程中，電極放電時(shí)先加工凸起部位，隨著放電時(shí)間的延長(zhǎng)，在毛刺根部形成了光滑過(guò)渡的圓角。

從圖7 電化學(xué)去毛刺后毛刺根部218 倍放大圖可以看出，交叉孔部位的毛刺已完全去除，形成的電加工表面粗糙度可達(dá)到Ra0.4 μm。

2.3 試驗(yàn)小結(jié)

電化學(xué)去毛刺試驗(yàn)表明，電化學(xué)去毛刺可以有效去除不銹鋼閥體交叉孔部位的毛刺，在毛刺根部形成光滑過(guò)渡，無(wú)二次毛刺產(chǎn)生。在進(jìn)行去毛刺前，需要清理干凈閥體內(nèi)的鐵屑和較大飛邊，防止劃傷電極；去毛刺后需要對(duì)閥體進(jìn)行清洗，去掉殘留在閥體表面的電解液，后經(jīng)吹干即可。電化學(xué)去毛刺是定點(diǎn)去毛刺，不會(huì)影響非去毛刺部位的精度。不同部位的毛刺需要不同的電極，所有電極一次性通電，同時(shí)去除閥體內(nèi)的毛刺，去毛刺效率較高（一個(gè)工作循環(huán)在150 ～240 s）。此外，不同系列的產(chǎn)品需要制作不同的電極。電極的需求數(shù)量較多，電極投入成本較高。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電化學(xué)去毛刺方法具有以下優(yōu)點(diǎn)及局限性：不受工件形狀及毛刺位置的影響，適用于去除內(nèi)部交叉孔和要求光滑倒圓的工件；對(duì)工件不產(chǎn)生加工應(yīng)力，可去除薄壁金屬件的毛刺；去毛刺質(zhì)量好，不產(chǎn)生二次毛刺，可提高毛刺部位的表面粗糙度；加工效率高，可同時(shí)去除多處毛刺，一般去毛刺只需15 ～30 s，去除大毛刺需120 ～240 s；只適用于金屬件去毛刺；電化學(xué)去毛刺的電極、工裝較多，不同產(chǎn)品需要專用電極和工裝，因此電化學(xué)去毛刺只適用于批量生產(chǎn)。