[發(fā)明專利]金屬粗糙表面的飛行式電解銑削整平方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010199627.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN111250805A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲寧松;岳小康;李寒松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B23H3/00
• 分類號(hào): B23H3/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發(fā)明涉及一種金屬粗糙表面的飛行式電解銑削整平方法，屬于電解銑削加工領(lǐng)域。本發(fā)明采用中空管電極作為工具陰極，且其底面水平，金屬工件由增材制造技術(shù)制成，表面粗糙不平，工件與電解液的選擇要能在電解加工過程中存在明顯的鈍化行為。電解加工時(shí)，金屬工件待加工表面上的最低點(diǎn)始終處于鈍化狀態(tài)，最高點(diǎn)會(huì)發(fā)生電化學(xué)陽極溶解，但是溶解后的高度不低于最低點(diǎn)高度，從而提高工件表面平整程度。本發(fā)明提出的方法，可以在不改變?cè)辛慵叽绲那闆r下提高工件表面平整程度，減少了整平所需的加工余量，既能縮短整平周期，又能減少增材制造時(shí)毛坯件制造尺寸，有利于降低成本，縮短加工周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬粗糙表面的飛行式電解銑削整平方法，屬于電解銑削加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

增材制造是一種“自下而上”通過材料累加的制造方法，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，其不需要傳統(tǒng)的刀具、夾具等，在一臺(tái)設(shè)備上就可以快速精密的制造出復(fù)雜形狀的零件，大大減少了加工工序，縮短了加工周期，不受零件結(jié)構(gòu)和材料的限制，逐漸在航空、航天、醫(yī)療、武器等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。例如，GE公司利用增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Leap-X發(fā)動(dòng)機(jī)離心式燃油噴嘴的制造，美國陸軍利用增材制造技術(shù)制作的臘模，實(shí)現(xiàn)了XM30火炮導(dǎo)向托架等零部件的整體熔模鑄造。然而，由于增材制造技術(shù)本身的限制，其制造出的零件表面粗糙不平，難以滿足實(shí)際加工精度的需求，往往還需要后續(xù)的減材處理。

采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工作為后處理手段時(shí)，其加工精度高，表面質(zhì)量好，但是在面對(duì)高溫合金、鈦合金等難加工材料制造的零件時(shí)，由于這些材料具有強(qiáng)度高、硬度高、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，在后續(xù)減材過程中刀具切削力大、切削區(qū)域溫度高、刀具磨損嚴(yán)重、工件存在加工硬化，尤其是在加工薄壁零件時(shí)，更是存在零件易變形的問題，這些都增加了傳統(tǒng)機(jī)械加工后處理的加工成本與周期。因此，尋求新的高效、低成本的后續(xù)精加工手段，對(duì)于促進(jìn)增材制造技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用具有重要意義。

電解加工是利用電化學(xué)陽極溶解的原理去除金屬材料，并獲得具有一定尺寸精度和表面粗糙度零件的工藝方法。電解加工時(shí)，工具陰極接電源負(fù)極，工件接電源正極，電解液從工具陰極與工件間的加工間隙中高速流過，從而形成導(dǎo)電回路。對(duì)于鈍性金屬或鈍性電解液，電解加工時(shí)首先在工件表面生成一層鈍化層，此時(shí)工件材料不會(huì)發(fā)生溶解，但是在電場(chǎng)的持續(xù)作用下，當(dāng)工件表面獲得的電量達(dá)到特定值時(shí)，鈍化層便會(huì)破碎從而發(fā)生電化學(xué)陽極溶解，工件表面材料不斷的以離子態(tài)形式被去除。與傳統(tǒng)機(jī)械加工不同的是，電解加工是一種非接觸式加工，不受材料硬度、強(qiáng)度等物理性能的限制，加工過程中無機(jī)械切削力，工具陰極無損耗，沒有額外的加工殘余應(yīng)力和熱影響區(qū)，比較適用于難加工金屬材料的加工。

飛行式電解銑削技術(shù)是電解加工技術(shù)的一種，往往采用形狀簡(jiǎn)單的管電極作為工具陰極，加工時(shí)，工具陰極始終位于工件待加工面上方，通過數(shù)控系統(tǒng)控制工具陰極和工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)共同形成輪廓的發(fā)生線，具有加工柔性高、加工效率高、刀具成本低、加工穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。但是，隨著增材制造加工零件加工精度的提高，零件待加工余量逐漸減少，如果采用較小的加工間隙或較慢的加工速度，加工深度低，很容易超出加工余量，如果采用較大的加工間隙或較快的加工速度，加工深度淺甚至不加工，因此，如何控制加工間隙與加工速度，使飛行式電解銑削成為面向增材制造后續(xù)加工的有效手段，對(duì)增材制造工藝、飛行式電解銑削工藝都有著重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種飛行式電解銑削加工間隙與加工速度選擇方法，使其在加工增材制造的金屬工件時(shí)，在去除很小的加工余量情況下就可獲得平整程度較高的平面。

金屬粗糙表面的飛行式電解銑削整平方法，其中工件表面是粗糙不平的。本發(fā)明提出的方法關(guān)鍵在于利用工具陰極到工件表面不同高度的點(diǎn)的間距不同，從而通過調(diào)控加工間隙和進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)工件表面的電流密度分布存在差異，造成不同高度點(diǎn)的鈍化層破碎時(shí)間也不相同，最終發(fā)生溶解的時(shí)間也不相同，因此，工件表面必是粗糙不平的。

其特征在于包括以下步驟：

步驟一、確定加工間隙范圍