數(shù)控技術(shù)在機械加工技術(shù)中的應(yīng)用研究

趙西環(huán)

摘 要：數(shù)控加工是電解加工和傳統(tǒng)的數(shù)控加工的結(jié)合，將電解加工金屬去除率高，加工效率好和傳統(tǒng)數(shù)控加工精度好的優(yōu)點結(jié)合起來。這種復(fù)合的加工不僅保證了生產(chǎn)效率，而且工件的表面粗糙度值也大大降低了。數(shù)控加工不同于其他加工，加工過程中使用絕緣磨料以導(dǎo)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(chǎn)生的鈍化膜。電化學(xué)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(xué)反應(yīng)有效去除材料。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；機械加工技術(shù)中；應(yīng)用

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

1 概述

數(shù)控加工技術(shù)是由難熔金屬化合物（如碳化硅、碳化鎢等）與粘結(jié)金屬（如鎳、鈷等）通過一系列的復(fù)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(yīng)用研究。該合金提高了Cr、Ti兩種元素的含量，在數(shù)控加工技術(shù)的基礎(chǔ)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(wěn)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(shù)控加工技術(shù)主要用于航天航空領(lǐng)域，比如說發(fā)動機的整體渦輪盤，還有一些其他交通工具的發(fā)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(jīng)過長期時效后保持穩(wěn)定的組織性能。經(jīng)過850℃長期時效后 ，穩(wěn)定性明顯降低，但是通過熱處理后，其壽命可恢復(fù)大部分，塑性也能恢復(fù)原來的水平。強化相變化規(guī)律如下。綜上可以看出數(shù)控加工技術(shù)在650℃時強化相比較穩(wěn)定。

2 數(shù)控加工的特點

相對于傳統(tǒng)的機械數(shù)控，數(shù)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(shù)控加工是將電化學(xué)加工與傳統(tǒng)的機械數(shù)控加工結(jié)合，和傳統(tǒng)的機械數(shù)控相比，通過電化學(xué)反應(yīng)可以去除90%的金屬量，加工中基本很少產(chǎn)生在傳統(tǒng)機械加工過程中由于進給數(shù)控而產(chǎn)生的熱變形和殘余應(yīng)力。而一系列由高溫而引起的飛邊、裂痕還有熱應(yīng)力等也不會產(chǎn)生，從而加工質(zhì)量比較好。數(shù)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(shù)控加工采用的是導(dǎo)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(fù)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(jié)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(shù)控需要經(jīng)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(chǎn)效率不高；但是采用電化學(xué)數(shù)控加工的話，加工過程只會產(chǎn)生很小的熱量。加工硬質(zhì)合金時切削力也會很小。根據(jù)實際需求，改變用電參數(shù)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(shù)倍以，生產(chǎn)效率很高。

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

3 數(shù)控技術(shù)在機械加工技術(shù)中的應(yīng)用

數(shù)控加工，將傳統(tǒng)的數(shù)控加工和電解加工結(jié)合。進行數(shù)控試驗時，工件和陰極表面，保持一定的距離，復(fù)合陰極表面鍍的金剛砂磨料使得工件陽極的表面和復(fù)和陰極之間形成一定的加工間隙，通常是0.04mm，在此間隙內(nèi)噴射電解液。加工時，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，去除工件時會產(chǎn)生鈍化膜，而陰極上的絕緣磨粒可以刮除，這樣使得電解液和暴露出的新的金屬表面繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，而產(chǎn)生的金屬雜質(zhì)并且通過高壓水柱噴走。

電解加工可以加工所有的導(dǎo)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(chǎn)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(xiàn)由于機械進給力而產(chǎn)生的變形或是殘余應(yīng)力。電化學(xué)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(tǒng)的加工不同，傳統(tǒng)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(fù)合陰極不能接觸，應(yīng)該留有一定的加工間隙，否則會造成短路。藍色為復(fù)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(jù)加工原理分為三種，每種都有不同的加工方法和所對應(yīng)的加工內(nèi)容。

（1）根據(jù)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(fā)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(jù)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(fù)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(fù)還有強化；復(fù)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(fù)雜形狀電極及精密模具制造。（3）根據(jù)復(fù)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(shù)控試驗的質(zhì)量要求

生產(chǎn)效率，加工質(zhì)量以及表面粗糙度是衡量加工工件質(zhì)量好壞的重要參數(shù)。

一般生產(chǎn)率由電化學(xué)當(dāng)量，電流的密度，復(fù)合陰極和工件的接觸面積及導(dǎo)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(zhì)量和表面粗糙度主要受電參數(shù)如電壓、電解液的組成還有工件材料的性質(zhì)所影響。合適的工作電壓可以保證電化學(xué)反應(yīng)的速度適中，不會產(chǎn)生較多的鈍化膜，電解液的成分組成也會對加工的質(zhì)量產(chǎn)生影響，可以根據(jù)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(zhì)也很大程度上決定了加工的難易程度。

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