毕业设计（论文）数控电解开槽加工高温合金整体涡轮盘试验研究.doc

摘 要数控电解加工是一种新的加工技术，它集合了数控加工、电解加工的优点，由数控机床控制工具的走刀轨迹，利用电化学工具接电源负极，工件接电源正极，达到阳极溶解这一原理，从而实现对难加工材料复杂型面的高效加工，本文通过做大量的实验，对高温合金整体涡轮盘进行了数控电解开槽加工研究。本文主要研究内容为： （1）介绍了数控电解开槽加工用的实验装置。 （2）设计了数控电解开槽加工用的工具电极。 （3）在此基础上，根据正交实验后再通过单因素实验分析了加工电压、电解液温度、机床主轴转速和电解液压力等参数对进给速度的影响，从而得到加工的基本规律。 （4）对高温合金材料整体涡轮盘进行一系列的电解开槽加工实验，得出电解液配方，该配方具有无毒、高效的优点。 通过正交实验研究，根据正交实验得到的参数再进行单因素试验，得到在电解液浓度为20%，进给速度为1.3mm/min的情况下，选定电解液的温度为35 o C，电源电压为26V，电解液压力为1.1 MPa，主轴转速为1000 r/min.为数控电解加工高温合金整体涡轮盘的较优工艺参数。 数控电解加工技术对加工高硬度、难切削材料，型面复杂的工件具有很大适用性，是一种较好的加工方法。关键词：电解开槽 高温合金 整体涡轮盘 正交试验 数控技术 AbstractNC electrochemical machining is a new process technology， it combines the advantages of CNC machining and electrochemical machining，and the trajectory is controlled by NC， using the principle that electrochemical tools tied to negative power supply，workpieces tied to positive power supply so that the anodic dissolute，to machine hard-to-cut material parts with complex shape efficiently. This paper makes research of machining high-temperature alloy blisks using NC electrochemical machining through many experiments . This paper mainly includes: (1) The introduction of NC electrochemical machining experiment devices.(2) The design of NC electrochemical machining tool electrode(3) Orthogonal experiment showed how the follow machining parameters such as voltage， the temperature of electrolyte， the rotation speed of machine tool and the pressure of electrolyte affect the feederate. And the basic machining law is obtained. (4) After a serious of experiments of high-temperature alloy disk numerical control electrochemical machining,we obtained the formula of the electrolyte,which has the advantage of innocuity and high efficiency.Through orthogonal experimental study, single factor experiment was conducted according to the parameters obtained in orthogonal experiment.We know that the following are better parameters for the NC electrochemical machining of high-temperature alloy blisks: the concentration of electrolyte is 20%, the feed rate is 1.3mm/min,the electrolyte temperature is 35,the supply voltage is 26V,the electrolyte pressure is 1.1 MPa,and the spindle speed is 1000 r / min.NC electrochemical machining is adaptive to high-hardness and hard-to-cut material parts with complex shape, It is a better process technology.Key words: Electrolysis slotted High-temperature alloy Blisks Orthogonal experiment Numerical control technology目录摘 要iAbstractii目录iii第一章 绪论11.1 引言11.2 课题研究的背景及意义21.3 国内外数控电解开槽加工的研究现况21.4 数控电解开槽加工的特点41.5本文主要研究内容及技术路线41.5.1课题来源41.5.2研究内容41.5.3技术路线5第二章 数控电解加工理论基础72.1数控电解加工的基本原理72.2成型规律的基本理论82.2.1生产率及其影响因素82.2.2 精度成形规律92.3 非平行直纹展成电解加工复杂曲面方法122.3.1 曲面形成方法122.3.1 叶片型面拟合及展成运动分析132.4 本章小结13第三章 数控电解加工实验基础143.1 数控电解加工的试验设备143.1.1五轴联动数控电解加工机床143.1.2 五轴联动数控电解加工机床参数153.1.3 机床新工作台面153.1.4 复合阴极夹持173.1.5 复合阴极的设计183.1.6高频脉冲电源183.1.7 电解液循环过滤系统193.2 加工材料203.3 数控电解加工电解液选择203.4 本章小结20第四章 整体叶轮加工参数分析224.1正交试验方案的设计224.2试验结果的分析234.3单因素试验分析244.4本章小结27第五章 叶轮整体开槽加工295.1 UG软件介绍295.2 基于UG软件对整体叶轮建模295.3 基于UG软件对整体叶轮数控NC编程325.4 高温合金整体涡轮盘的加工过程335.5 本章总结34第六章 总结与展望366.1 论文总结366.2 工作展望36致 谢37参考文献38数控电解开槽加工高温合金整体涡轮盘试验研究第一章 绪论1.1 引言图(1-1) 整体叶轮随着航空航天技术的发展，加上国防科技竞争的加大，为满足航空发动机高速、高推重的要求，在新型中小型发动机的设计中大量采用整体叶轮。如图(1-1）这方面的叶轮大多工作在高温、高压、高转速的条件下，本身材料多选用不锈钢、高温合金钢、耐热合金等难切削材料，再加上其为整体结构，带有十几至数百片复杂型面的叶片，其加工方法一直是机械制造业的难点。 图(1-1) 整体叶轮数控电解开槽加工利用了数控技术与电解加工的优点，通过CAD CAM软件编程来代替复杂的阴极设计，开槽加工过程中工具阴极损耗小、无切削力、特别适合工作在高温、高压、高转速条件下叶轮类整体零件的加工。机械设计及理论是对机械进行功能分析与综合定量描述与控制的基础技术学科，该学科主要培养从事机械设计、机械系统性能分析、系统仿真优化和相关理论研究的高级人才。如图(1-2）机械制造及其自动化是一门研究机械制造理论、制造技术、自动化制造系统和先进制造模式的学科。该学科融合了各相关学科的最新发展，使制造技术、制造系统和制造模式呈现出全新的面貌。机械制造及其自动化目标很明确，就是将机械设备与自动化通过计算机的方式结合起来，形成一系列先进的制造技术，包括CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、FMC(柔性制造系统)等等，最终形成大规模计算机集成制造系统(CIMS)，使传统的机械加工得到质的飞跃，（如图1-3）。图(1-3) 机械制造及其自动化图(1-2) 机械设计 1.2 课题研究的背景及意义 数控电解加工技术集成了数控、电解加工和机械磨削的优势，使用能够自身旋转，并带有内喷功能的阴极作为工具，并且阴极表面镀有一层金刚砂，由于金刚砂不导电，能起到绝缘、刮除工件阳极钝化膜的作用。在加工过程中，阴极接加工电源的负极，工件接加工电源的正极，在阴极与工件之间喷入选定的电解液，运用展成电解加工的方法，再结合数控编程轨迹，基于电解机械磨削复合加工原理可以加工出复杂的零件。一个工件的粗加工、精加工和抛光可以在一个机床上完成。这种机床具有以下特点：可加工各种高硬度、高韧性和高耐磨性金属加工材料；主要运用电化学原理阳极溶解去除工件待加工量，机械切削力小，零件表面金相组织不发生变化；可以加工细缝、窄槽、薄壁和低刚度零件；可以用简单形状的阴极加工出带有复杂曲面的零件；此种加工方法在效率方面比机械磨削高，在加工精度方面比电解加工高。比机械磨削效率高。该机床的这些特点大大的改变了传统的机械加工理念。这对于消除热处理变形、降低能耗、资源节约、提高加工精度和生产效率等方面具有十分重要意义。高温合金整体涡轮盘的制造是一个世界难题。因此，把数控电解加工技术用于高温合金整体涡轮盘的快速高效开槽加工，对于提升我国航空和航空发动机的制造水平具有重要意义。因此，数控电解开槽加工高温合金整体涡轮盘的试验研究课题具有理论与实际意义。1.3 国内外数控电解开槽加工的研究现况在80年代中期国外就开始研究展成电解加工方法，前苏联乌法航空学院特种加工工艺及设备研究所把过程控制作为突破口，提出了一种柔性电解加工单元，将高选择性的电解液和特殊的电流脉冲波形在实验中运用，使零件的加工精度达0.02mm，表面粗糙度Ra值为0.2-0.6m，生产率得到了很大的提高。电解铣削的思想是由波兰华沙工业大学的Kozak教授于1986年率先提出的，零件的加工表面是以棒状旋转阴极模仿于圆柱状侧铣刀的成形运动来形成，在直升机旋翼座架型面的加工上得到了成功的运用，加工中以NaNO3为电解液，表面粗糙度Ra值0.16-0.63m，精度可达±0.01-0.02mm。 图(1-4) 数控展成电解加工机床 5 国内由南京航空航天大学特种加工教研室在此方面研究较多，在数控展成电解加工方法方面做了很大大贡献，国内第一台五轴联动数控展成电解加工机床就是由他们研制而成如图(1-4)。大大的提高零件表面平面度可以得到0.01mm的平面度，而且表面粗糙度值小于Ra0.8m如图(1-5)。而且这种加工方式消除遗留误差的能力很强，具有较好的整平效果。图(1-5) 展成电解加工平面1.4 数控电解开槽加工的特点 电解加工与传统的机械加工相比较具有如下特点：1） 阴极工具在加工过程中理论上不会损耗，可长期使用。2） 机械切削力在加工过程中不存在，所以不会产生由切削力引起的残余应力和变形，没有飞边毛刺。3） 加工范围广，可加工各种复杂型面并可加工高硬度、高强度及高韧性金属材料，比如耐热合金、硬质合金、不锈钢等。4） 表面粗糙度比较好和平均加工精度高，分别可以达到（Ra1.25-0.2m）和±0.1mm左右。5） 生产效率高，约为电火花加工的5-10倍，在特殊情况下，比切削加工的生产效率更高，且加工生产率与表面粗糙度和加工精度无关。实事物总是一分为二的，在传统普通机械加工方法解决新问题遇到新困难时，电解加工的研究成功为现代的制造业带来了新的生机与活力，但是为了满足越来越高的社会需求，电解加工也存在其缺点与局限性。1) 不易到达较高的加工稳定性。这是由于影响电解加工间隙电场和流场稳定性参数很多，控制比较困难。加工时离散腐蚀性也比较严重。目前，加工小孔和窄缝还比较困难。2) 电极工具的设计和修正比较麻烦，因而很难适用于单件生产。3) 电解加工的附属设备较多，占地面积较大，机床要有足够的刚性和防腐蚀性，造价较高。对电解加工而言，一次性投资较大。4) 电解产物需要进行妥善处理，否则将污染环境。例如重金属Gr离子及各种金属盐类对环境的污染，为此须投资进行废弃工作液的无害化处理。而且，工作液及其蒸汽还会对机床、电源、甚至厂房造成腐蚀，也需要注意防护。1.5本文主要研究内容及技术路线1.5.1课题来源 江苏省数字化电化学加工重点建设实验室。1.5.2研究内容（1） 数控电解开槽工具电极及夹具的研究。（2） 选择适合加工高温合金材料的电解液。（3） 采用正交实验的方法安排实验，对数控电解开槽加工的各项参数进行研究，分析对开槽加工精度的影响，从而确定关键的影响因数。（4） 记录各加工参数下的最大进给速度。（5） 分析加工各参数，找出其中规律。1.5.3技术路线 1.6本章小结1.通过引言，了解到当今国防竞争加大，为满足航空发动机高速、高推重的要求，在新型中小型发动机的设计中大量采用整体叶轮，本文对高温合金整体涡轮盘进行试验研究。2.介绍课题研究的背景，高温合金整体涡轮盘的制造是一个世界难题。因此，把数控电解加工技术用于高温合金整体涡轮盘的快速高效开槽加工，对于提升我国航空和航空发动机的制造水平具有重要意义。3.阐述了国内外数控电解加工的现状，数控电解加工方法是一种新型的加工方法，国内外都在研究当中。4.从加工范围广、电解加工的生产效率高、可以达到较好的表面粗糙度、加工过程中不存在机械切削力、加工过程中阴极工具在理论上不会损耗等方面阐述了数控电解加工的特点。5.本课题来源于江苏省数字化电化学加工重点建设实验室、研究开槽加工的阴极、选择适合加工高温合金材料的电解液、采用正交实验的方法、分析加工各参数，找出数控电解开槽加工高温合金整体涡轮盘的规律等内容以及制定了加工技术路线。第二章 数控电解加工理论基础2.1数控电解加工的基本原理数控电解加工、电解磨削都是利用差不多的原理，只是电解开槽加工的切削量比较大，研究所追求的是最大切削速度，其加工简图如图（2-1），复合阴极按照给定的程序轨迹向前移动时，阴极前方金属在电化学反应的作用下生成钝化膜，生成的钝化膜将被阴极磨除，被磨除处将露出新的金属将再次与电解液发生化学反应，而当阴极离开后阴极所不能磨削到的地方将被生成的钝化膜保护起来，防止被进一步被腐蚀。图2-1（a）数控电解加工物理模型 图2-1（a）数控电解加工物理模型 图（2-1）（b）数控电解加工图2.2成型规律的基本理论2.2.1生产率及其影响因素 电解加工的生产率，以单位时间内去除的金属量来衡量，用mm3/min或g/min表示。它首先决定于工件材料的的电化学当量，其次与电流密度有关。此外，电解液及其参数也有很大影响。 1. 电流密度和生产率的关系因为电流I为电流密度i与加工面积A的乘积，故代入公式 （2-1）得 V=iAt （2-1）用总的金属蚀除量V来衡量生产率，由图（2-2）可知，蚀除掉的金属体积V是加工面积A与被电解掉的金属厚度h的乘积，即V=Ah，而阳极金属蚀除速度Va=h/t，代入式（2-2）即得 （2-2）式中Va-金属阳极（工件）的蚀除速度； i-电流密度（A/mm）。 1阴极工具 2蚀除速度 3工件 图（2-2） 蚀除过程示意图 实际的电流密度取决于电源电压、电极间隙的大小以及电解液的导电率。所以，要定量计算蚀除速度和电极间隙大小、电压等的关系。2. 电极间隙大小和蚀除速度关系通过实际加工可以知道，电极间隙越小，电解液的电阻也越小，电流密度也越大，所以蚀除速度就愈高。在图（2-3）中，设电极间隙为，电解液的电阻率为导电率的倒数，即= ，则电流I为 (2-3) Error! No bookmark name given. (2-4) 将式(2-4)代入到（2-2）中得到 (2-5) 图（2-3）与间的双曲线关系 图（2-2）与间的双曲线关系式中 -电导率； -电解液的欧姆电压降（V）； -加工间隙（mm）。外接电源电压U为电解液的欧姆压降、阳极电压降与阴极电压降Uc之和，即 （2-6） 所以 （2-7） 由于阳极电压（即阳极的电解电位及超电位之和）及阴极电压的数值一般约为23V，为了计算简便，可按 或 (2-8)式 (2-5)说明蚀除速度Va与加工电极间隙成反比，而与电流效率、体积电化学当量、电导率、欧姆电压成正比，即电极间隙愈小，工件被蚀除的速度将愈大。但间隙过小将会引起火花放电或电解产物特别是氢气排泄不畅，反而降低蚀除速度或易被赃物堵住而引起短路。当加工电压、电解液参数、工件材料等均保持不变时，即=C（常数）。则 （2-9） 即蚀除速度与电级间隙成反比，也可写成，即电极间隙与蚀除速度之乘积为常数，此常数称为双曲线常数。分析成形规律的基础是用与的双曲线关系。在具体条件下，此常数C可以被求解出。为方便计算，当电解液温度、质量分数、电压等加工条件不同时，可以作成一组双曲线图族或表，图（2-3）为不同电压时的双曲线族。 阳极工件蚀除速度 阴极工具进给速度 起始间隙 平衡间隙 图（2-4） 加工间隙变化过程2.2.2 精度成形规律 在上面我们只是讨论了蚀除速度与加工间隙之间关系，而没有关系到工具阴极的进给速度。而在实际电解加工过程中，进给速度的大小一般也影响到加工间隙的大小，即影响着工件成形精度和尺寸，因此研究这些基本规律也有必要性。 1. 端面平衡间隙 b） a）在图（2-4）中，假设电解加工开始的起始间隙为，如果固定阴极不动，蚀除速度将按式 (2-9) 逐渐减少，加工间隙将按式（2-14） 的规律逐渐增加。阴极以Vc的恒定速度向工件进给，则加工间隙逐渐减少，而蚀除速度将按式(2-9)的双曲线相应增大。随着时间推移，总会出现这样的情况，即工件的蚀除速度Va与阴极的进给速度Vc相等，两者达到动态平衡。此时的加工间隙将稳定不变，称之为端面平衡间隙，由式(2-9)得到端面平衡间隙. （2-14） 图（2-5） 法向进给速度与法向间隙 可见，当阴极进给速度Vc较大时，达到平衡时的间隙较小，在一定范围内它们成双曲线反比关系，能互相平衡补偿。当然，进给速度Vc不能无限增加，因为当Vc过大时，端面平衡间隙过小，将引起局部堵塞，造成短路或火花放电。端面平衡间隙一般为0.120.8mm，比较合适的为0.1mm. 2. 法向平衡间隙 上述端面平衡间隙是垂直于进给方向的阴极端面与工件间的间隙。对于锻模等型腔模具加工来说，工具的端面不一定与进给方向垂直而可能如图（2-5）所示为一斜面，成一斜角，倾斜部分各点的法向进给分速度为 （2-15） 将此式带入（2-15）即得到法向平衡间隙 （2-16）由此可见，法向平衡间隙比端面平衡间隙要大，是的倍。图（2-6） 侧面间隙此式简单而又便于计算，但要注意，此式是在讲进给速度和蚀除速度达到平衡、间隙是平衡间隙而不是过度间隙的前提下才是正确的，实际上倾斜底面上是在进给方向的加工间隙往往并未到达平衡间隙值。底面愈倾斜，即角越大，计算出的值与实际值的偏差也愈大，因此当且精度要求不高时，方可采用此式。当底面较倾斜，即时，应按下述侧面间隙计算并适当加以修正。3.侧面间隙当电解加工型孔时，侧面间隙决定尺寸和精度。选NaCl为电解液，当阴极侧面不绝缘时，工件型孔侧壁始终处在被电解状态，势必会形成“喇叭口”。在图（2-6）中，设相应于某进给深度h=vt处的侧面间隙，由式 (2-9)可知，该处在方向的蚀除速度为，经时间后，该处的间隙将产生一个增量，即 （2-17） 将上式进行积分 （2-18） （2-29） 当时，即（），（为底侧面起始间隙），则 所以 因为 所以 代入上式得 （2-20）当工具底面处的圆角半径很小时，故式（2-21）可以写成 （2-21）上两式说明，阴极工具侧面不绝缘时，侧面任一点的间隙将随工具进给深度而异，为一抛物线关系，因此，侧面为一抛物线状的喇叭口，如果要进侧面如图（2-6）那样进行了绝缘，只留一宽度为b的工作圈，则在工作圈以上的侧面间隙不再被电解成一直口，此时侧面间隙与工具进给量h无关，只取决于工作边宽度b，所以将式（2-22）中的h以b代替，则得 （2-22） 2.3 非平行直纹展成电解加工复杂曲面方法2.3.1 曲面形成方法非平行直纹展成电解加工复杂曲面，是利用电解阴极的母线切削刃相对于被加工零件运动，由阴极母线运动所形成的包络面来形成给定的曲面，即在电解加工过程中，阴极的母线切削刃始终与各条非平行直纹保持一定的距离。显然，这种加工方法可成形一段较宽的曲面(如图2-20)。 图2-20 展成电解加工运动 2.3.1 叶片型面拟合及展成运动分析 整体涡轮盘的叶片型面是主要根据气动运算确定，大多数以列表曲面的形式给出，通常在几个给定的截面（,n为给定的截面数）内给出叶片型面的型值点坐标（如图2-21所示），为此，需要首先对叶片型面进行拟合，对于平行直纹曲面首先用三次B样条曲线拟合每一截面的叶片型线，然后根据所要精度要求，用一组等间距的垂直于Z轴的平面(，m为所取得垂直于Z轴的平面数）截取各叶片型线，得到交点，最后在每一个平面内，对点进行最小二乘直线拟合，求出拟合直线与叶轮顶圆和跟圆的交点和，从而将叶片表面离散成个小平面段。这样对于每一小平面段的加工，具有直线加工刃边的阴极与工件之间的展成运动只需包括沿轴匀速平动和绕S 轴匀速转动。这样由阴极和工件共同运动来完成涡轮盘的电解展成加工。图2-21 叶片型面拟合及展成运动分析2.4 本章小结1.介绍了数控电解加工基本原理:利用电化学工具接电源负极，工件接电源正极，达到阳极溶解这一原理.2.本节从生产率及其影响因素、精度成形规律等方面阐述了电化学加工成形规律的基本理论。3.在生产率及其影响因素中又从金属的电化学当量和生产率的关系、电流密度和生产率的关系、电极间隙大小和蚀除速度关系这三个方面分别说明。4.在精度成形规律中分别从端面平衡间隙、法向平衡间隙、侧面间隙三个方面加以阐述。5.基于整体涡轮盘的复杂曲面，阐述了非平行直纹展成电解加工复杂曲面方法，介绍了复杂曲面的形成方法和叶片型面拟合及展成运动分析。第三章 数控电解加工实验基础3.1 数控电解加工的试验设备数控电解加工设备主要有多轴数控机床、防护系统、换气系统、高频脉冲电源、电解液供给系统、复合阴极及专用夹具构成。3.1.1五轴联动数控电解加工机床该机床包括机架、床身、专用阴极夹具、主轴头、防护箱、电主轴、数控双回转工作台、数控系统、脉冲电源、电解液循环装置（如图3-1-a所示）。 图3-1-a 数控电解加工机床 3.1.1数控电解加工机床3.1.2 五轴联动数控电解加工机床参数 该实验的机床是在一台五轴联动高速数控模具雕铣机床上改装而成的，机床主轴为高速电主轴，采用DSP高速控制器，机床B、C轴为安装在工作台面的双转台结构。SKXD6070五轴联动高速数控模具雕铣机床规格：工作台尺寸：650 mm * 900 mm； 工作台承重： 800 KG；X轴行程： 600 mm; Y轴行程： 700 mm; Z轴行程： 350 mm； B 轴： -1100200；C 轴： 3600； 定位精度： ±0.01/300；重复定位精度：±0.005/300； 龙门高和宽： 600*910。3.1.3 五轴联动数控电解加工机床新工作台面图3-2-1 机床C轴新工作台二维图图3-3-1 机床C轴新工作台二维图由于电解加工的特殊性，为了防止数控电解加工电流导入机床，烧毁控制系统，需将加工电流跟机床隔开。为了将装夹工件的工作台面与机床相绝缘，所以需要改造原来的新机床工作台，在原来的机床工作台上新添一个工作台，两工作台面间用大理石作为绝缘板把机床与工件相隔。其结构如图3-2所示：图3-2-2 机床C轴新工作台三维图图3-3-2 机床C轴新工作台三维图 新工作台面的底部与大理石结合，这样利用大理石的绝缘、高强度、高硬度等优点，就能达到工作台与机床的绝缘。在满足装载后工件变形许可范围内，镂空新工作台面四周以减轻质量，目的为了减轻电机负载，两个工作台间安装固定方法如图3-3-1所示。 图3-3-1 两个工作台间安装固定方法利用Solidworks软件模拟仿真新工作台的安装过程，如图3-3-2.图3- 图4-2 模拟仿真新工作台的安装过程3.1.4 复合阴极夹持本实验中复合阴极夹持为专用设备改装，即特制刀柄，其主要实现与机床绝缘、导电、通水、夹持阴极的功能。刀柄由上下两部分组成，上部分具有跟普通BT30刀柄相同锥度的锥柄，顶部装有拉丁。下半部分作用为通水导电，通水导电体上分别装有接水嘴和接线柱，电解液接在接水嘴上，然后由接水嘴流经刀柄内部，再经内部孔径流入阴极喷出。通水导电体与刀柄本体之间不是固定连接的，两者能实现相对转动，通水导电体上面设有端盖，内部设有密封圈，防止水银和电解液泄露，通水导电体在螺钉的作用下与水银套和端盖相连，电流则通过阴极、水银圈和导电体回到电源负极，采用此设计导电结构主要是为了在实现良好的导电性的同时，又能保证电解液的通畅。为了实现加工时工作电流不影响机床电路系统跟机床绝缘开，在刀柄上设计有连接上部和下部间的绝缘材料，为了实现良好的同轴度，刀柄上下部分与绝缘体间通过锥面接触，内部通过内六角螺栓和绝缘垫片连接。复合阴极通过锁紧螺母和弹簧夹套装夹在刀柄底部,如图（3-4）所示。 图3-4（a）复合阴极夹持装配图 图3-4（b）复合阴极夹持装配图3.1.5 复合阴极的设计复合阴极一般采用一端封闭的圆筒，如图(3-5)所示，其直径D可根据切割去除量分为不同等级。材料一般为不锈钢或紫铜等耐电解液腐蚀材料。为了使电解液从阴极内部喷出，需在阴极上开槽或开孔，这样就能实现电解液从阴极开口的一端流入，在压力作用下从槽或孔喷入指定的加工区域，经前面实验室研究认为开缝电极方案较优，故根据研究需要设计电极（如图3-5）。图3-5（b）复合阴极简图 图3-6（b）复合阴极简图图3-5（a）复合阴极工具三维模型图3.1.6高频脉冲电源图（3-6）高频窄脉冲电解电源 数控电解加工的核心部件是电源，电源的参数，如波形、电压、稳压精度和短路保护的功能都直接影响电解加工过程，从而影响加工的加工速度、精度、工件表面质量、稳定性和经济性。高频双脉冲开关试验装置是专门针对于高频脉冲应用领域的电源设备，本设备可以输出电力电工领域中的低频、中频、高频脉冲波，并且频率可调、峰值电压可调、平均电流可调、占空比可调。保护功能为输出电压限制保护输出电流限制保护输出电流过流保护、短路保护输入过压保护、湿度报警保护、缺相保护、过热保护。主要在电解过程中为反铐与加工提供电压，如图（3-6）。高频脉冲电源主要技术参数见表3-1。 表3-1 高频脉冲电源主要技术参数 输入电压AC 380V输出占空比10%90% 连续可调直流输出电压0+50V（峰值）额定电压可调、0-12V（峰值）额定电压可调额定输出电流0-300A（平均值）额定电流可调 输入频率50 Hz输出脉冲频率1KHz40KHz 连续可调输出过流保护0-300A（平均值）额定电流可调 输出精度CV1% CC1%温使用环境-10+453.1.7 电解液循环过滤系统在使用钝化型电解液时，常产生棕红色沉淀，由于沉淀是絮状的离子态，在电解液中随电解液一起流动，如果不及时把沉淀过滤干净，电解液浓度大时会影响加工的质量和效率。本文过滤效果极好的过滤装置，此过滤器有十个过滤级别，效果很明显，红棕色的电解液经其滤后如清水一般，其装置如图3-7、3-8所示：图（3-7）电解液箱、泵 图（3-8）电解液过滤器3.2 加工材料本试验高温合金铭牌为GH710，它的材料是一种高Al、Ti 含量的难变形的镍基高温合金， 它具有拉伸强度高、耐高温能力强和抗疲劳性能好等特点，特别是在900以上具有组织稳定性强、强度高和抗氧化性能好特征， 主要用来制造高推重比、高效率发动机涡轮盘件， 也可制造整体燃气涡轮转子， 工作温度可达980 。表3-2为高温合金 GH710原材料化学成分（质量分数 %）3.3 数控电解加工电解液选择 在电解加工过程中，电解液主要有以下几个方面的作用： 电解液作为电流的导电介质，传递电流。 在电场作用下进行电化学反应，促使阳极溶解并且使其能够顺利有效的进行。 利用电解液流动能把电解加工中加工间隙内产生的电解废物及热量带走，起到冷却与更新作用。因此电解液的选择对电解加工的各项指标有很大的影响。本实验对高温合金可采用电解液，选择一定的电解液浓度对提高整体涡轮盘的加工起到一定的效率。3.4 本章小结1.介绍了数控电解加工机床，该机床包括专用阴极夹具、床身、机架、主轴头、防护箱、电主轴、数控双回转工作台、水平工作台、脉冲电源、电解液循环装置、数控系统。2.介绍了五轴数控电解加工机床本体，该实验的机床是在一台五轴联动高速数控模具雕铣机床上改装而成的。3.基于电解加工的特殊性，为了防止数控电解加工电流导入机床，烧毁控制系统，需将加工电流跟机床隔开，设计了机床新工作台面。4.基于电解加工的特殊性，设计了复合阴极夹持，即特制刀柄，其主要实现通水、导电、夹持阴极和与机床绝缘的功能，以及阴极的设计、有关高频脉冲电源的选择和电解液循环过滤系统的设置。5.阐述了本试验材料是一种铭牌为GH710的高温合金，具有