线型复合工具电化学—机械加工试验研究

论文摘要

电化学-机械加工技术是特种加工领域内重要的加工手段，该技术是利用电化学阳极溶解原理和机械刮膜作用的复合实现金属去除的技术。由于综合了电解加工和机械加工的优点，具有加工成本较低，加工精度较高的特点，在对零件的抛光和平面及曲面的加工中有一定的应用。本文所研究的线型复合工具电化学-机械加工技术使用新型复合工具，具有简化加工间隙控制、高效去除钝化膜等特点，可以丰富电化学-机械加工的理论与实践内容。实现线型复合工具电化学-机械加工的关键一环就是线型复合工具的研制。本文在电化学-机械加工方法理论的指导下，以课题前期试制的复合工具为基础，研制出了一种制作工艺简单、可靠，具有良好的磨料粘接强度和良好的绝缘性的线型复合工具。经过对工具进行有限元应力应变分析和模态分析后，确认该工具符合加工试验的要求，并在其后的试验中进行了效果验证和参数优化。试验使用了自行设计的设备。该设备采用PC机加运动控制卡的控制方式能实现两轴的运动进给和联动；能实现工具的两端夹持，而且两端的夹头均能输出动力并保持转速同步；设计了进电装置和密封装置并能稳定工作；其主轴转速可调节，夹持工具的长度亦可调。在设计过程中使用了有限元应力应变分析和模态分析，并根据分析结果进行了结构的优化设计。整台设备较好的满足了线型复合工具电化学-机械加工的试验要求。本文建立了复合工具机械作用对粗糙度影响的简化模型，并利用该模型进行了多个参数的仿真，在其后的试验中用试验结果与仿真结果进行了对照和分析。在对Cr12淬火钢进行的抛光试验中，首先对加工Cr12淬火钢的电解液进行了配比试验，得出了较优的加工配比，然后采用了单因素方差分析、双因素方差分析和3水平7因素的正交试验方法进行了抛光试验。根据试验得出的大量数据和分析图表，进行了加工各参数显著性分析、趋势分析、最优化加工参数组合。文章最后总结了大量试验数据和现象并指出了需要进一步提高和改善的地方。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 第一章 绪论
• 1.1 本研究课题的学术背景及理论与实际意义
• 1.2 国内外相关技术研究现状及发展
• 1.2.1 采用高性能的新刀具材料
• 1.2.2 采用非常规的新切削方法
• 1.2.3 采用特种加工方法
• 1.3 本研究课题的来源
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第二章 线型复合工具电化学—机械加工的理论基础
• 2.1 电化学加工的基本理论和技术基础
• 2.2 电化学—机械复合加工的机理
• 2.3 影响的重要因素
• 2.3.1 加工电源
• 2.3.2 加工间隙
• 2.3.3 电解液
• 2.3.4 电流密度
• 2.3.5 加工电压
• 第三章 复合工具的研制
• 3.1 复合工具研制的相关技术手段
• 3.1.1 电镀法
• 3.1.2 钎焊法
• 3.1.3 树脂结合剂法
• 3.2 课题早期复合工具的研制
• 3.3 复合工具的改进与研制
• 3.3.1 复合工具制作方法的确立
• 3.3.2 复合工具的有限元分析
• 3.3.3 复合工具磨料层固结磨料的选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 实验设备研制
• 4.1 设备设计要求
• 4.2 总体设计方案选择
• 4.3 材料的选择
• 4.4 机构设计
• 4.4.1 支撑件的设计与优化
• 4.4.2 进给机构的设计
• 4.4.3 转向机构
• 4.5 供液系统
• 4.6 进给及电气控制
• 4.6.1 驱动机构硬件设备
• 4.6.2 单轴、两轴联动控制
• 4.7 其他机构
• 4.8 本章小结
• 第五章 工艺实验研究
• 5.1 表面粗糙度的机械作用模型及仿真
• 5.1.1 加工平面时的表面粗糙度模型
• 5.1.2 表面粗糙度 MatLab仿真
• 5.2 工艺实验
• 5.2.1 工具结构参数对加工的影响
• 5.2.2 机械参数对加工的影响
• 5.2.3 电参数对加工的影响
• 5.2.4 电解液对加工的影响
• 5.2.5 加工参数优化
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 一、本论文的主要结论
• 二、展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢