電解去毛刺加工技術的現狀與發展（中）

波蘭Cracow金屬切削學院的A.Ruszaj和J.Cekaj教授利用形似球頭銑刀的工具陰極，進行了型面光整加工的試驗研究，取得了形狀誤差小于0.01mm的加工效果，從而證明了該工藝在模具的光整加工方面具有很好的應用價值。 
　　美國、英國、俄羅斯都高度重視數控電解加工技術的研究并已得到應用，在新型航空發動機及航天火箭發動機的研制中發揮了重要作用。美國 GE 公司和德國DORNER公司的五軸數控電解加工，美國、俄羅斯仿形電解加工帶冠整體葉輪代表了數控電解加工整體葉輪的國際先進水平。
　　在國內，南京航空航天大學從20世紀80年代中期開始進行數控展成電解加工工藝技術的研究，已在電解加工設備研制、加工機理研究、控制軟件編制及工藝試驗等方面均取得了重要進展^[8-10]。具體研究內容包括以下幾方面。
　　（1）設備研制。研制了五軸數控電解加工機床及配套的多軸聯動數控系統。該機床具有3個直線運動坐標軸及2個旋轉運動坐標軸，各軸均采用步進電機驅動。
　�。�2）成形規律研究。研究了棒狀外噴式陰極、三角形截面內噴式陰極、矩形截面內噴式陰極三種狀況下展成電解加工間隙隨一些主要工藝參數變化的規律。
　�。�3）陰極設計。針對整體葉輪結構，設計制造出了新穎結構的組合式開槽陰極及矩形截面整體式型面精加工陰極，很好地解決了加工過程中易產生的陰極短路燒傷問題。
　　（4）加工軟件開發。針對整體葉輪的開槽加工及型面精加工,開發了相應的數控展成電解加工軟件，具有葉片型面的數據處理、數控加工的展成運動軌跡計算及整體葉輪的三維型面幾何造型等功能。
　�。�5）加工工藝試驗。包括直紋面、非直紋面整體葉（渦）輪及帶冠整體葉輪的展成電解加工、葉片型面電解拋光與五軸聯動電解磨削等。
　　4  加工間隙的檢測與控制
電解加工是一個復雜的非線性時變系統。由于加工間隙處于電場和流場的共同作用下，是時間和空間的變化函數，且空間極小，因而在加工過程中適時測量非常困難，特別是對于三維空間的間隙，至今尚無成熟的采樣方案的實際應用。但是，隨著計算機技術、傳感器技術、測試技術、信號處理技術、電源技術等現代技術的發展，測控過程中存在的難題將逐一得到解決，并最終實現在線測控加工間隙。
　　近階段，加工間隙的檢測與控制的研究引起了眾多關注，研究主要集中在以下方面。
　�。�1）采用循環迭代間隙控制方案，快速調整工具進給速度，使之近似等于工件去除速度，從而精確地維持恒定的小間隙，并利用虛擬儀器技術構建電解加工控制系統^[11]。
　�。�2）把加工電流或流體作用在陰極上的六維力作為研究參數，用最小二乘多變元線性擬合法，分別建立平面、斜面陰極加工電流或六維力與加工間隙之間的關系式，用葉片型面加工數據對建立的關系式進行檢驗和修正，得到最終的修正關系式。所得關系式在±15%的誤差范圍內可用于在線檢測加工間隙^[12-13]。
　　（3）采集真實電解加工過程中陰極表面上的力信號，利用小波變換和BP神經網絡，實現間隙的在線通報，并設計模糊控制器。把間隙的誤差轉化為力的誤差及誤差的變化信號，以此作為模糊控制器的輸入，以加工電壓的增量作為模糊控制器輸出，實現對間隙的控制。在Matlab的simulink模塊中建立了由神經網絡、模糊控制器和電解加工系統聯合組成的智能控制系統的仿真模型，進行仿真試驗^[14]。
　�。�4）針對高頻窄脈沖電解加工，對加工間隙進行建模分析，提出了間隙平均電流檢測法。通過測量相鄰一組平均電流及其方差這2個參數判斷間隙狀態，從而對進給速度、進給方向進行相應調整，精確地維持恒定的小間隙，實現快速穩定的加工^[15]。
　　5  磁場提高電解加工精度的研究
　　這項技術早期研究較多的是磁場對電解磨削、電解拋光的影響。近年來，國內開展了電解成型加工疊加磁場的研究。
　　西安工業大學進行了磁場影響電場的仿真試驗及在電解加工裝置上疊加磁場的加工工藝試驗。試驗表明，電解加工過程中疊加磁場會改變原有電場分布，進而改變間隙流場的分布，從而有利于解決以往電解加工過程中的雜散腐蝕現象，提高電解加工的質量。只有在疊加磁場方向垂直于電場方向且N 極指向電場疊加磁場時, 對電場均布有較明顯的作用^[16]。此外，采取切割流線的方向疊加磁場，洛侖茲力的作用有利于成股的束流展開；磁場可以減小電解液的粘度，改善其流動性能，有利于及時排走電解產物和熱量，改善加工條件，提高加工穩定性^[17]。
　　近期又提出了將多極內封閉漸變磁路和多極外封閉漸變磁路組合后嵌入電解加工裝置的方法, 可消除分股束流、空穴，改善電解加工流場, 改善工件表面粗糙度；提高集中蝕除的能力，有效減輕雜散腐蝕^[18]。
　　除了上述五大研究方向之外，葉片及整體葉輪加工、炮管膛線加工、周期循環電解加工、電解加工中管理系統的開發等工藝技術的研究均有所創新或突破。
 
　　設備研發及應用
　　電解去毛刺加工是一種制造技術，常要求設備研發在工藝技術之前。甚至可以說，許多工藝技術必須建立在先有硬件的基礎之上（如微秒級脈沖電流加工、振動進給加工等）。
　　電解加工的設備主要包括機床、電源和電解液系統3個主要實體以及相應的控制系統。
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