金属基砂轮的ELID-超声修锐系统设计.docx

目录摘要ⅠAbstractⅡ前言11 绪论21.1 电解加工的现状和发展趋势21.1.1电解加工的现状21.1.2电解加工的发展趋势31.2超声加工技术发展概况和未来展望31.2.1超声加工技术发展概况31.2.2超声加工技术发展趋势和未来展望41.3复合加工简介61.3.1超声电解复合加工61.4在线电解修整砂轮技术71.5金属基砂轮在线电解超声复合修锐82电解系统的设计102.1在线电解修锐磨削（ELID）102.1.1 ELID磨削技术的特点102.1.2 ELID在线电解修锐原理112.1.3 ELID磨削方式122.1.4 ELID的精密磨削分析132.1.5 ELID磨削镜面的形成机理172.2电解加工基本原理182.2.1电解加工的特点192.3电解加工的电极反映过程202.4电解加工的基本工艺过程212.4.1电解加工的生产率及影响因素212.4.2加工间隙222.4.3电解加工的加工精度和表面质量223 超声系统的设计243.1超声加工原理243.2超声波发生器253.3超声换能器253.3.1超声换能器的分类及特点253.3.2晶体的压电效应263.3.3压电换能器的工作原理273.3.4压电材料及其性能283.4超声换能器的设计293.5超声发生器与换能器的匹配324 复合装备的设计344.1工具阴极的设计344.1.1阴极的流场设计344.1.2电解液流速与压力35 4.1.3流场的流域354.1.4出液槽尺寸的设计364.1.5阴极材料，绝缘和导电等问题374.2电解液系统384.3工具阴极的进给系统414.4电解液424.4.1电解液的作用，要求及分类424.4.2常用电解液及其选用原则424.5金属基砂轮435对组合机床的相关要求475.1阳极的绝缘475.2机床主体485.3复合机床布局原理图49总结50致谢51参考文献52前言随着科学技术的发展，近年来新兴材料大量涌现和不断被运用到制造业中以满足生产要求，然而这些材料往往是难加工材料，再加上人们对机械零件质量要求越来越高，所以往往会对工件进行磨削已达到使用要求。磨削过程中砂轮的修锐十分繁琐，既增加了工人的劳动强度，也不能保证砂轮修锐的质量，效率较低。ELID在线电解修锐金属基砂轮技术的出现和应用解决了砂轮修锐难的问题。该技术使工作中磨钝的金属基砂轮不用人工拆卸、修锐，而是通过电解使金属基砂轮的金属结合剂被电解，磨料脱离使砂轮表面露出新的磨料并使磨料突出一定高度，时刻保持砂轮锋利，降低了工人的劳动强度且提高了生产效率。因电解修锐砂轮，砂轮表面会形成一层氧化膜即绝缘层，阻止电解的进一步进行，防止砂轮过修锐，从而使砂轮修锐变得可控。但ELID技术也有其缺点，因工具阴极和砂轮的间隙较小，电解液很难充分进入且在间隙内分布不均匀导致砂轮表面修锐不均匀从而影响工件磨削表面的质量，还有电解液不能及时带走电解产物，阻止了电解修锐的效率。近年来通过对超声加工的研究总结其优点本处打算把ELID和超声加工系统复合以解决ELID中的难题。通过复合工具阴极在修锐砂轮时会有一个横向和纵向的振动改善电解液的流场使电解液充分且均匀进入间隙并及时带走电解产物，提高修锐质量，提高加工效率。本设计的主要内容为工具阴极的设计，进给系统的设计，换能器的设计，超声电源和换能器的匹配及电解系统和超声系统的复合。1 绪论1.1电解加工的现状和发展趋势1.1.1电解加工的现状电化学阴极溶解基本定律是法拉第1883年发现的的直到20世纪50年代，以阴极溶解为加工原理的电解加工方法才应用于生产。我国在电解加工技术研究起步较早。1957年左右我国开始加工炮管膛线研究，很快用于生产。此时，在深孔的扩孔及长键槽加工中电解技术的应用也取得显著成效。进入20世纪60年代我国在电解加工技术的研究和应用上有长足进步。电解加工技术被应用于航空发动机叶片型面及锻模型腔制造上，1968年开始混气电解加工技术研究，在气液混合腔设计，混合比确定工艺参数优化等方面取得突破进展。一方面提高了电解加工的复制精度和平整能力，另一方面提高了电解加工的稳定性和加工效率该技术用于拖拉机连杆等大型零件的锻模加工中。与此同时，国外电解加工技术也在迅速发展。20世纪60年代低电解去毛刺技术已广泛应用于汽车制造业。70年代，该技术在军工及航空发动机中得到进一步发展。20世纪80年代，电解加工技术未能取得进展主要原因是传统的电解加工技术的制造精度不高。到90年代，随着相关学科的发展，电解技术有了新发展。在微细化，柔性化呈现许多技术，其应用范围得到拓展。在微细化方面脉冲电源和精密设备的应用，使电解加工精度达到微米级。在自动化和加工控制方面，计算机和数控技术为电解加工拓宽了道路。20世纪90年代，国外开始用脉冲电源代替传统的直流电源，提高