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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(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 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(shí)的制造系統(tǒng)組、先進(jìn)制造研究所、國(guó)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(jiǎn)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(shí)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(cè)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(jiǎn)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(jiǎn)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(tái)機(jī)器上用執(zhí)行工具形成電極,電極磨損長(zhǎng)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(jiǎn)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(chǔ)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(duì)角線。在早期階段, 如果對(duì)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(duì)角線供給。十字架部分是測(cè)量表面粗糙度的測(cè)試儀。而槽的深度的增加而增加這個(gè)比率的對(duì)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(duì)角線供給。而磨損率的測(cè)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(duì)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(duì)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(duì)加工槽的比的對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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R(shí)a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?duì)的為電解質(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(qǐng)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(cè)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(cè)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(shì)顯示的值隨表面粗糙度的增加電解液的導(dǎo)電性。相對(duì)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?。一個(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(duì)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) ———————————————————————— 粗糙度（#） 晶粒大小（um） 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R(shí)a。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(jiǎn)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 參考文獻(xiàn) [1] T. Kurita, M. Hattori, Development of New-Concept Desk Top SizeMachine Tool, International Journal of Machine Tools & Manufacture45(7–8) 959–965. [2] T. Kurita, S. Watanabe, M. Hattori, Study of Electrodischarge andElectrochemical Micro Machining Technology—EnvironmentallyConscious Machining with Hybrid Micro Machine Tool, in: Proceedingsof the International Workshop on Environment Benign Manufacturing,2001, pp. 65–72. [3] T. Sato, Electrochemical machining and chemical machining, AsakuraPublishing Company, 1970 (in Japanese). [4] K. Chikamori, Possibilities of Electrochemical Micromachining,International Journal of Japan Society for Precision Engineering 32(1998) 37–42. [5] N. Tomimoto, T. Magara, T. Yuzawa, N. 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