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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級：
姓 名：
學(xué) 號：
外文出處： 日本筑波先進(jìn)制造研究所
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年3月15日
研究電火花和電解加工 / 電解加工研磨復(fù)合加工技術(shù)
作者 Tsuneo Kurita_, Mitsuro Hattori
環(huán)保意識的制造系統(tǒng)組、先進(jìn)制造研究所、國家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)和技術(shù), 筑波東產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所1-2-1并木史郎,筑波,305 - 8564年,日本茨城縣
2005年5月31日收到, 在2005年11月14日收到修改后的表單, 2005年11月17日接受了2006年1月11日可用的在線
文摘
這個(gè)論文研究的是電火花(放電加工)和電解加工(電化學(xué)加工)/ 電解加工研磨復(fù)合技術(shù)。首先,電火花成型和電解加工整理技術(shù)研究。這些進(jìn)行的序列過程相同的機(jī)床具有相同電極(銅)和相同的加工液(水)。兩種類型的電火花和電解加工復(fù)合的加工正在研究。一是在一個(gè)形成電極,另一個(gè)是用簡單的形狀電極掃描。復(fù)合的加工與電極掃描應(yīng)用于生產(chǎn)和沒有做形成電極各種形狀的小部件。電火花加工的表面通過應(yīng)用電子反制從Ra1毫米是提高到Ra0.2毫米。其次,為了得到一個(gè)平滑表面,一個(gè)新的電火花和電解加工研磨復(fù)合的加工技術(shù)的開發(fā)。表面粗糙度的加工孔通過應(yīng)用2分鐘電解加工研磨提高到Ra0.07毫米。一個(gè)洞的表面精加工的形狀是展現(xiàn)復(fù)合的加工技術(shù)的方式。
2005愛思唯爾有限公司，版權(quán)所有。
關(guān)鍵詞:電火花;電解加工;研磨;復(fù)合性的加工,環(huán)保意識的加工
1. 介紹
材料成形技術(shù)使用模具是眾所周知的事情，作為以一個(gè)短周期時(shí)間過程的成本效益質(zhì)量生產(chǎn)的微產(chǎn)品。這樣的微型組件,它的截面面積小于10平方毫米,需要使用先進(jìn)的微成型技術(shù)。放電加工(電火花)的使用作為一個(gè)有用的造型技術(shù)。其與電火花,區(qū)別在于切割材料可以處理一個(gè)放電,以及以一個(gè)精確的形式可以通過。雖然電火花已經(jīng)擁有許多優(yōu)點(diǎn)，但是電火花加工微模具時(shí)通常由于熱影響層會(huì)出現(xiàn)表面粗糙和許多小裂痕。用手工研磨完成電火花加工表面已經(jīng)被應(yīng)用。但是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)需要技術(shù) 和技能,所以這是費(fèi)時(shí)和昂貴的
研究的最終目標(biāo)就是構(gòu)建一個(gè)擁有可以處理光滑表面的電火花的自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)將可以生產(chǎn)小零件和模具。這是進(jìn)行了相同的機(jī)器工具理想的終點(diǎn)技術(shù),因?yàn)橄到y(tǒng)需要高精度和高加工速度。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),首先,一個(gè)機(jī)器工具可以在圖1顯示出發(fā)展[1]。它是一個(gè)定位機(jī)工具。小型和輕型機(jī)床使布局更加容易。此外,發(fā)達(dá)機(jī)床有五個(gè)加工頭可以改變它的加工方法。這些頭消除設(shè)置誤差的工件通過實(shí)施幾個(gè)加工方法在相同機(jī)床使其從粗加工到精加工。
圖 1.一個(gè)定位機(jī)工具
第二,電火花加工和電解加工(電解加工)復(fù)合的加工技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)[2]。電解加工是應(yīng)用于完成一個(gè)電火花表面,因?yàn)殡娊饧庸び袀€(gè)特點(diǎn),可以產(chǎn)生光滑和無壓力表面沒有困難的監(jiān)測或控制的加工條件[3,4]?！〈送?同樣的加工液和電極用于電火花加工和電解復(fù)合加工。因此,建設(shè)一個(gè)簡單的復(fù)合加工自動(dòng)化系統(tǒng)是可能的與電火花和電解加工流程。通常,一種油性的介質(zhì)用于電火花,化學(xué)電解質(zhì)用于電解加工。 這種液體是都有害環(huán)境和人類健康的。在這項(xiàng)研究中,蒸餾是利用水作介質(zhì)和電解質(zhì)。
摘要中本文研究了兩種類型的電火花和電解加工復(fù)合加工。一是在一個(gè)形成電極,,另一個(gè)是通過掃描一個(gè)簡單的形狀電極。加工與電極掃描應(yīng)用于生產(chǎn)小和各種形狀的組件。
此外,為了獲得一個(gè)非常光滑的表面,將電解加工研磨機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用到一個(gè)電火花加工表面。在電解加工研磨、陶瓷研磨混在一起的電解液，去除氧化表面的磨料層是由電解加工生成。其去除導(dǎo)致產(chǎn)量電解加工過程在電解加工中因?yàn)檠趸瘜幼璧K了電流流。
在這個(gè)研究目標(biāo)如下
·在電解加工同樣的機(jī)床展示電火花加工和復(fù)合加工。
·顯示的可能性,通過比較,電解加工研磨加工結(jié)果只有電解加工,只有研磨和電解加工研磨，電解加工研磨過程中研究適當(dāng)?shù)臈l件。
·展示了表面處理的復(fù)雜形狀孔使用復(fù)合的加工。
2．電火花加工和電解加工復(fù)合加工與形成電極
電火花成型和電解加工完成復(fù)合的加工與電極形成的這一節(jié)中討論。這個(gè)在同一機(jī)床按順序執(zhí)行以下步驟。首先,進(jìn)行了電火花成型電解液內(nèi)充滿蒸餾水。一個(gè)3毫米使用銅桿直徑，工作材料是61 HRC硬化鋼。第二, 通過改變電解加工孔一個(gè)電解加工的電火花電源完成實(shí)施。這個(gè)相同的電極(銅)和加工液(水)被使用在復(fù)合的加工中。實(shí)施前這樣一個(gè)復(fù)合的加工實(shí)驗(yàn),初步實(shí)驗(yàn)在每個(gè)加工過程進(jìn)行了這是為了調(diào)查每一個(gè)加工過程的適用條件。
2.1. 初步電火花加工實(shí)驗(yàn)
初步的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了電火花加工孔。圖2顯示了洞的深度和電極磨損和加工時(shí)間。在早期階段,深度增加和時(shí)間成正比。然后,去除效率降低，這種現(xiàn)象是由于以下過程:首先,洞的深度增加隨著時(shí)間的推移;第二,沖洗出來污染物變得困難；最后,放電頻率由于污染變得降低，隨著孔深的傾向顯示了相同的磨損。其的比值,長度洞的深度約為20%。
2.2. 初步電解加工實(shí)驗(yàn)
電火花進(jìn)行了4分鐘,初步電解加工孔對這個(gè)洞進(jìn)行了加工。圖3顯示了表面粗糙度和電解加工加工時(shí)間的關(guān)系。為了停止排出,只有切斷電容在加工方法從電火花加工到電解加工的改變。 為了避免短路,電阻是必需的。因此,使用相同的電阻在電解加工。 電解加工差距定義區(qū)別為完成的寬度和電極的凹槽直徑。電火花加工的粗糙度機(jī)加工表面通過應(yīng)用電子反制可以提高。120年之后,最初的粗糙度Ra1毫米被降低到Ra0 6毫米。另一方面,電火花差距顯示在10毫米電解加工加工時(shí)間0年代。在早期階段,電解加工差距迅速增加,增加的速率隨電解加工時(shí)間推進(jìn)。因?yàn)楸砻娲植诙扔幸粋€(gè)穩(wěn)定的值經(jīng)過加工研究時(shí)間的120年之后,電解加工加工時(shí)間設(shè)定在120年在孔精加工過程的復(fù)合加工實(shí)驗(yàn)。那是沒有穿的電極在電解加工中。
圖2.深度的孔和刀具磨損和加工時(shí)間電阻: 460 o;電壓:200 V;電容:10 nF
圖3. 表面粗糙度和電解加工差距與加工時(shí)間電阻:460 o;電壓:200 V
2.3. 復(fù)合加工實(shí)驗(yàn)
對復(fù)合的加工進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。這個(gè)形成電極加工從直徑3毫米和一個(gè)直徑0.5毫米銅桿平方端銑刀。這個(gè)高度是500毫米的模型。電火花加工進(jìn)行了這個(gè)電極的實(shí)驗(yàn)。圖4(a)展示了一個(gè)電火花形孔照片，洞的深度是600 mm。圖4(b)顯示了電解加工完成孔。相同的電極(銅)和加工液體(水)是用于電子反制。電解加工孔研究完成時(shí)間是120年。電火花加工粗糙表面是提高反演電解加工。一個(gè)表面粗糙度從Ra1.0毫米到0.6毫米降低。圖4表明,電火花和電解加工復(fù)合加工成功發(fā)展了起來。
3.掃描電火花加工和電解加工復(fù)合加工
雖然電火花和電解加工復(fù)合加工可以在同一臺機(jī)器上用執(zhí)行工具形成電極,電極磨損長度孔深度電火花加工之比是20%。很難維持高形成精度形成的電極。
另一種類型的復(fù)合加工在這一節(jié)中研究防止效應(yīng)的電極磨損。電火花和電解加工是由掃描一個(gè)直徑1毫米的銅桿。掃描電火花[5]和電解加工技術(shù)使用一個(gè)小而簡單的形狀電極在一個(gè)短的時(shí)間、復(fù)合的加工和覆蓋各種各樣的加工形狀不需要形成電極。
首先,進(jìn)行電火花加工容器內(nèi)裝滿了蒸餾水。它是用一個(gè)直徑1毫米的銅桿，這個(gè)工作材料是硬化鋼。第二,通過改變進(jìn)行從一個(gè)電火花到電解加工功率的供應(yīng)在相同的電極(銅)和加工液(水)用于復(fù)合的加工。
圖5顯示了掃描方向的電極在電火花加工的過程。電極是美聯(lián)儲在Z方向?yàn)榱藦浹a(bǔ)磨損產(chǎn)生的電極。這個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的電極到水平運(yùn)動(dòng)的電極稱為比率對角線。在早期階段, 如果對角線保存常數(shù)，深度所加工槽的增加的運(yùn)動(dòng)是其在X和/或Y方向的比率。后來,變成一種常態(tài)的溝槽深度。
3.1. 掃描電火花
圖6顯示了變化的橫截面加工槽的比率來對角線供給。十字架部分是測量表面粗糙度的測試儀。而槽的深度的增加而增加這個(gè)比率的對角線供給, 這個(gè)槽截面的形狀變成三角形。這是歸因于以下原因：掃描電極是穿一個(gè)錐形狀,因?yàn)殡姌O磨損發(fā)生掃描方向和電極旋轉(zhuǎn)在前面的部分。這個(gè)的槽的形狀的截面是復(fù)制橫截面的形狀的電極。錐形狀的電極取決于比對角線供給。而磨損率的測量電極沒有因?yàn)樗请y以衡量的去除量電極和工作材料,電極的磨損率只要在這部分的衡量電氣條件中的電火花鉆井。在本節(jié)第二章詳細(xì)介紹了磨損率與電有關(guān)的條件沒有多大區(qū)別。
圖4. 加工孔的照片:(一)在電火花;(b)在電解加工;和形成電極:(c)在加工;和(d)在電解加工。
圖5. 掃描方向的電極
3.2. 掃描電解加工
掃描電解加工進(jìn)行電火花加工后。一個(gè)加工電壓150 V,電容47 nF,電阻的220歐姆,和比對角供給的設(shè)置1/80是為電火花加工條件。只有電容是切斷了從電火花加工過程發(fā)生變化到電解加工。 電解加工掃描路徑的電極是電火花加工一樣。 供給的比例是0對角線。圖7顯示了電極的表面粗糙度和電解加工差距比例速。在電火花通過應(yīng)用電子反制使加工的表面粗糙度可以改善。粗糙度Ra從最初的0.9毫米到0.2毫米。另一方面,電火花電極間隙隨進(jìn)給速度增加的。
圖6. 橫截面的變化對加工槽的比的對角供給。電極:銅;工件:淬火鋼;電壓:150 V;電容:47 nF;電阻:220 o
圖7. 表面粗糙度和電火花間隙與進(jìn)給速率的電極
3.3. 掃描電火花加工和電解加工復(fù)合加工
復(fù)合的加工實(shí)驗(yàn)通過掃描電極證明，一個(gè)盒子形狀的一個(gè)3毫米平方空腔與基礎(chǔ)形狀的加工使用硬化鋼。圖.8顯示了掃描路徑的電極的腔加工。圖8所示掃描路徑包括四個(gè)步驟。這個(gè)循環(huán)重復(fù)的腔加工。 圖9顯示了照片的,在電火花加工形狀的腔和電解加工完成腔。首先,進(jìn)行電火花加工與1/80比例的對角供給。這個(gè)循環(huán)是圖8所示的重復(fù)12次。它腔的深度是700毫米。電解加工完成后進(jìn)行電火花加工。進(jìn)料量的電極是10毫米/秒。掃描路徑在一樣的情況下使用電火花，掃描的數(shù)量時(shí)間一樣，電火花和電解加工在同樣的機(jī)床用序列上進(jìn)行。相同的電極(銅)和加工液(水)是用于電火花加工和電解加工。
電火花加工的加工時(shí)間是2小時(shí)30分鐘,電解加工是30分鐘。表面粗糙度在電火花加工因改進(jìn)而采用電解加工。底部的孔的表面粗糙度由Ra1.23毫米是降低到Ra0.5毫米。 圖9表明,電火花加工和電解加工復(fù)合加工的成功是通過掃描電極。
圖8. 掃描路徑的電極對腔行進(jìn)
經(jīng)過電火花加工（Ra1.23um） 經(jīng)過電解加工（Ra0.5um）
圖9. 電火花加工的照片腔和電解加工完成腔 電極:銅;工作:淬火鋼;電壓:150 V;選擇供給:0.25毫米;比的對角供給中電火花:1/80;進(jìn)給速率在電解加工:10毫米/ s
4. 電火花和電解加工研磨復(fù)合加工
在前面的小節(jié)中,用電火花和電解加工復(fù)合進(jìn)行加工，電火花加工的表面粗糙度通過應(yīng)用電子反制由Ra1.0毫米可以減小到Ra0.2毫米。雖然表面是光滑后電解加工,鏡面加工表面采用電解加工無法生產(chǎn)。因此,為了得到一個(gè)平滑的表面(小于0.1毫米的Ra),電解加工研磨,這是一個(gè)新開發(fā)的技術(shù),應(yīng)用于電火花加工的表面。在電解加工研磨、陶瓷研磨是混合入電解液。在磨料是由電解加工去除表面氧化層，生成的結(jié)果是一種高效電解加工的過程,因?yàn)檠趸瘜雨P(guān)掉了流動(dòng)電流在電解加工。
4.1. 電解加工研磨的有效性
為了知道電解加工研磨的有效性,三種加工單獨(dú)進(jìn)行了一個(gè)盲人孔表面加工,電火花:只有電解加工,只有磨料拋光,電解加工磨。工作材料是61 HRC淬火鋼,直徑3毫米銅桿用作電極。這些洞的底部表面比較。在實(shí)驗(yàn)中,氧化鋁粉末混入電解液(水)。晶粒尺寸是5.5毫米和濃度是60 g / 升。圖10顯示了粗糙度是電解加工研磨比其他兩種加工的差別,而加工時(shí)間與電解加工研磨時(shí)間其他兩種加工方法。因此,它是表明,電解加工研磨是消除電火花疙瘩一種有效的方法。
4.2. 表面粗糙度和晶粒尺寸之間的關(guān)系
圖11顯示了表面之間的關(guān)系表面粗糙度和顆粒大小。如前所述,氧化鋁粉末混合入平均晶粒尺寸的2,5.5,9、13毫米,用的密度是60 g / 升的電解液。。表1顯示了晶粒尺寸和導(dǎo)電率的電解液。是一個(gè)3mm直徑的半圓電極截面,這,使用是為了提供研磨底部表面的孔。旋轉(zhuǎn)的速度電極是3000 rpm。 所有電解加工研磨表面粗糙度在這個(gè)研究是平滑比最好的表面粗糙度與電解加工(Ra0.2毫米)。 雖然沒什么數(shù)據(jù)傳播在表面粗糙度與5.5、9、13毫米尺寸、表面粗糙度具有最大2毫米Ra值和最小沒有值,見圖11。它認(rèn)為沒有價(jià)值最低,因?yàn)橄鄬Φ臑殡娊赓|(zhì)提高電解加工效應(yīng)和移除更多區(qū)域的工作materialwhen工作材料之間的距離和電極更接近。而且,因?yàn)殡娊饧庸さ目瞻准庸l件的研究變得更大比晶粒大小,旋轉(zhuǎn)的電極和電解液的粘度不能申請足夠的能量到砂去除氧化層的工作材料。因此,Ra值是最大的有2毫米大小的影響。因?yàn)閺?fù)合加工是不夠的。預(yù)計(jì),如果電解加工拋光差距變得更緊密的通過改變加工條件(轉(zhuǎn)速的電極、電解液導(dǎo)電率和加工電壓等)、低粗糙度(Ra)加工可以用2毫米的材料
（a）經(jīng)過電火花加工 （b）只有電解加工 （c）只有拋光 （d）電解加工+拋光（電解研磨）
表面粗糙度（Ra um） 1.0 0.3 0.5 0.07
電火花加工時(shí)間（min） — 4 4 3
圖10.加工孔的表面。電極:銅;加工液體: 水
4.3. 電解液的電導(dǎo)率 和表面粗糙度之間的關(guān)系
因?yàn)殡娀鸹ê碗娊饧庸ぱ心ノ勰嗷旌铣呻娊庖?電解質(zhì)的導(dǎo)電率增加如果數(shù)量的復(fù)合加工時(shí)間相同電解液。因此,許多電火花和電解加工研磨是實(shí)施和電導(dǎo)率,電解液測量顯示表面粗糙度之間的關(guān)系和電導(dǎo)率的電解質(zhì)。磨料的的平均晶粒尺寸為5.5毫米被用在這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)底表面的每個(gè)加工孔測量。圖。12顯示了和表面粗糙度之間的關(guān)系電解液的電導(dǎo)率。雖然有數(shù)據(jù)傳播價(jià)值的表面粗糙度的洞穴作為電解液的電導(dǎo)率的變化,趨勢顯示的值隨表面粗糙度的增加電解液的導(dǎo)電性。相對光滑的表面研磨可以執(zhí)行與高電解液的導(dǎo)電能力。另一方面,加工間隙的增加而增加電導(dǎo)率因?yàn)槟壳暗碾娊庖好芏仍龃蟆Ｒ粋€(gè)大加工間隙導(dǎo)致貧困形成精度。此外,認(rèn)為高電解質(zhì)電導(dǎo)率導(dǎo)致電極磨損、腐蝕的材料和工作電火花加工。為了應(yīng)對工作質(zhì)量要求如表面粗糙度和形式的準(zhǔn)確性實(shí)際應(yīng)用,重要的是要控制電解液的導(dǎo)電能力。
圖11. 表面粗糙度之間的關(guān)系和晶粒尺寸 電壓:15 V
表1 粗糙度,晶粒尺寸和電導(dǎo)率的電解質(zhì)
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粗糙度（#） 晶粒大?。╱m） 導(dǎo)電性（us/cm）
圖12. 表面粗糙度和電導(dǎo)率之間的關(guān)系的 電解液:電壓:15 V;晶粒尺寸:5.5毫米
與半圈 有太陽和行星運(yùn)動(dòng)
圖13. 搭接孔與旋轉(zhuǎn)電極和太陽和圓狀 行星運(yùn)動(dòng)電極
圖14. 電火花加工和電解加工研磨復(fù)合加工的例子
4.4. 電解加工研磨運(yùn)動(dòng)工具
表面粗糙度之間的關(guān)系,顆粒大小和表面之間的關(guān)系粗糙度和電導(dǎo)率的電解質(zhì),是節(jié)4.2和4.3所示。在這些部分,旋轉(zhuǎn)電極截面,是一個(gè)半圓,用因?yàn)樗潜匾墓?yīng)足夠的電解質(zhì),這是一個(gè)混合磨料。在這種情況下,截面的電極應(yīng)加工完美圓狀否則,一個(gè)坑或投影生成中心的底部表面的孔。此外,表面沒有一個(gè)鏡面拋光,因?yàn)樗幸粋€(gè)同心環(huán)結(jié)構(gòu)。在為了克服這些問題,太陽和行星運(yùn)動(dòng)應(yīng)用于復(fù)合的加工。電極和工作是旋轉(zhuǎn)并設(shè)置一個(gè)中心之間的距離旋轉(zhuǎn)。圖13顯示了一個(gè)搭接孔的照片只有旋轉(zhuǎn)一個(gè)直徑3毫米的半圓電極和太陽和行星移動(dòng)3毫米直徑電極。底部表面的孔和一個(gè)半圓電極有投影和一個(gè)同心環(huán)結(jié)構(gòu)?？椎谋砻娲植诙葹?.07毫米Ra。在另一方面,表面與太陽和行星運(yùn)動(dòng)電極沒有坑,投影和同心環(huán)結(jié)構(gòu)。中心區(qū)域的孔有一個(gè)鏡面磨光表面。它的粗糙度面積是Ra0.06毫米。認(rèn)為復(fù)合形狀面可以完成了應(yīng)用組合的電解加工研磨和電火花與電極掃描技術(shù)。
另一個(gè)孔加工與電火花加工和電解加工研磨復(fù)合的加工,如圖14。而直徑的孔的橫截面變化的孔深變化,內(nèi)表面的孔平滑通過應(yīng)用電火花和電解加工研磨復(fù)合的加工技術(shù)。
5. 結(jié)論
(1)電火花和電解加工復(fù)合加工:與形成電極和通過掃描電極與簡單的形狀演示。
(2)可能性的電火花加工和電解加工研磨復(fù)合加工技術(shù)顯示。
(3)電火花表面是應(yīng)用電解加工研磨提高到Ra0.06毫米。
(4)太陽和行星電極運(yùn)動(dòng)是新應(yīng)用電解加工研磨,表面精加工的復(fù)合的孔形狀是成功地進(jìn)行
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