機械加工工藝中的自動化控制技術研究

趙西環(huán) 孫鵬

摘 要：自動化控制機型加工的整體設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)，還有過濾系統(tǒng)及電源保護裝置。因此，本文對機械加工工藝中的自動化控制技術進一步研究。

關鍵詞：機械加工；工藝；自動化控制技術

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

1 自動化控制機型加工系統(tǒng)

機床由各個部分組成，作為一個有機整體，每個部分都發(fā)揮著重要的作用。首先通過高壓泵把水吸出，通過過濾泵過濾傳到復合陰極，通過電解液系統(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。因為考慮到加工過程中會產生金屬雜質，并且還有金剛砂銑削掉的鈍化膜雜質，所以設計通過高壓泵將水從水槽吸出并高壓噴出將產生的廢料噴離工件加工表面，且水可以導電，可以是電解液很好的導體，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，所以我們在選擇離心泵時，要考慮耐腐蝕性和耐酸性。

考慮到循環(huán)利用的問題，在主工作臺上設置排水口，將加工過程中產生的電解液、水、和金屬雜質，鈍化膜雜質的組合污水排出，通過過濾系統(tǒng)，現將雜質過濾，然后通過過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。

在加工過程中也可能產生有毒氣體，所以視情況在機床上方添加吸氣裝置，同時在工作臺四周安裝玻璃罩和幕布，防止電解液體灼傷人體。

2 試驗加工機床簡介

數控電解機械復合加工機床是我們使用的機床，它是五軸五聯動的機床。

主要參數如下：

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

這次銑削加工用的機床是傳統(tǒng)的銑床加上電解加工系統(tǒng)，具有加工質量穩(wěn)定，加工精度較高的優(yōu)點，根據實驗需求，自己可以調節(jié)主軸的進給速度。

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

電解設備的核心部分--電源，電源的輸出電流決定著機床的大小和電解液系統(tǒng)的規(guī)格。并且再次期間，電化學加工的陽極反應溶解過程同樣受著電壓、穩(wěn)壓精度以及短路保護，這些都是最終影響自動化控制機型加工，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)設計

電解質是能一種導電的物質，通過溶劑溶解從而能夠形成離子進而達到導電的目的。自動化控制機型加工中的另一個導體是電解質溶液。像一般的電化學加工的裝置，電解液可以和工件接觸從而發(fā)生電化學反應，并且利用電解液的高速流動性帶走加工過程中的熱量。

電化學加工中，電解液應該具有以下的物理特性：

（1）導電性能。在通電之后，加工過程中應該有較好的導電性。（2）氧化能力。在進行加工的過程中形成鈍化膜，使不加工區(qū)域不產生磨損、消耗，加工區(qū)可以通過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。不會對車床和人體產生較大的傷害。（4）應該有較好的成型精度。

電解液在價格選擇方面也應該比較適中，因為電解液可能會因為過酸而對機床造成一定的腐蝕，所以在選擇時，PH值應該選擇比較中性的鹽溶液，一般數值在7～9。傷害也比較少。根據所學過及查閱資料所得的理論，所采用的則是腐蝕性不強、不是線性鈍化的電解液，例如：NaNO3、NaCl。

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

對于NaNO3是電解液。在電化學加工的時候，會產生一層薄薄的鈍化膜，鈍化膜的產生，會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，但是價格相對比較高。

所以結合上述觀點，在實際的加工過程中，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，所以在這次試驗中我們采用NaNO3溶液作為電解液。

4 復合陰極的設計

此次試驗選擇前端鍍有金剛砂的復合陰極，因為陰極的設計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度，而且成本比較小。

5 自動化控制機型加工的夾具設計

夾具主要用來對要加工的零件進行固定，以便于加工?？梢员ＷC加工精度，形成一個封閉的加工區(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用夾具，用來裝夾復合陰極。

復合陰極的刀柄主要由兩部分構成。

此類專用夾具的主要功能有：

（1）可以用來裝夾復合陰極，而且另一端可以和主軸相連。（2）應該和機床保持絕緣，否則在電解加工時會短路。（3）應夾緊工件，以便進行自動化控制機型加工。

6 結論

自動化控制機型加工的整體設備，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)、過濾系統(tǒng)及電源保護裝置組成。電源的輸出電流決定著機床的大小和電解液系統(tǒng)的規(guī)格，這個也是影響自動化控制機型加工的去除量的大小，本試驗用的電源一般最大電壓在25V左右。在復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，從而保證了試驗的順利進行。

參考文獻：

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