電化學加工怎麼提高精度

A. 電解加工的生產效率高不

電解加工的工藝特點電解加工是利用金屬在電解液中發生電化學陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加工方法。加工時，工件接直流電源的正極，工具接負極，兩極之間保持較小的間隙。電解液從極間間隙中流過，使兩極之間形成導電通路，並在電源電壓下產生電流，從而形成電化學陽極溶解。隨著工具相對工件不斷進給，工件金屬不斷被電解，電解產物不斷被電解液沖走，最終兩極間各處的間隙趨於一致，工件表面形成與工具工作面基本相似的形狀。電解加工對於難加工材料、形狀復雜或薄壁零件的加工具有顯著優勢。電解加工已獲得廣泛應用，如炮管膛線，葉片，整體葉輪，模具，異型孔及異型零件，倒角和去毛刺等加工。並且在許多零件的加工中，電解加工工藝已佔有重要甚至不可替代的地位。與其它加工方法相比，電解加工具有如下特點：（1）加工范圍廣。電解加工幾乎可以加工所有的導電材料，並且不受材料的強度、硬度、韌性等機械、物理性能的限制，加工後材料的金相組織基本上不發生變化。它常用於加工硬質合金、高溫合金、淬火鋼、不銹鋼等難加工材料。（2）生產率高，且加工生產率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。電解加工能以簡單的直線進給運動一次加工出復雜的型腔、型面和型孔，而且加工速度可以和電流密度成比例地增加。據統計，電解加工的生產率約為電火花加工的5至 10 倍，在某些情況下，甚至可以超過機械切削加工。（3）加工質量好。可獲得一定的加工精度和較低的表面粗糙度。加工精度(mm)：型面和型腔為 ± 0.05～0.20；型孔和套料為 ± 0.03～0.05。表面粗糙度(μm):對於一般中、高碳鋼和合金鋼，可穩定地達到 Ra1.6～0.4，有些合金鋼可達到 Ra0.1[1]。（4）可用於加工薄壁和易變形零件。電解加工過程中工具和工件不接觸，不存在機械切削力，不產生殘余應力和變形，沒有飛邊毛刺。（5）工具陰極無損耗。在電解加工過程中工具陰極上僅僅析出氫氣，而不發生溶解反應，所以沒有損耗。只有在產生火花、短路等異常現象時才會導致陰極損傷。電解加工的局限性但是，事物總是一分為二的。電解加工也具有一定的局限性，主要表現為：（1）加工精度和加工穩定性不高。電解加工的加工精度和穩定性取決於陰極的精度和加工間隙的控制。而陰極的設計、製造和修正都比較困難，陰極的精度難以保證。此外，影響電解加工間隙的因素很多，且規律難以掌握，加工間隙的控制比較困難。（2）由於陰極和夾具的設計、製造及修正困難，周期較長，因而單件小批量生產的成本較高。同時，電解加工所需的附屬設備較多，佔地面積較大，且機床需要足夠的剛性和防腐蝕性能，造價較高。因此，批量越小，單件附加成本越高。

B. 電化學加工有哪些實際應用

(1)模具型腔加工：電解加工適應難加工材料(高鎳合金鋼、粉末合金)、復雜結構的優勢。電解加工在模具製造領域中已佔據了重要地位。
(2) 葉片型面加工：這類加工效率高，生產周期短;加工質量好;但設備、陰極均較復雜，須採用三頭或斜向進給機床、復合雙動陰極。國外自動生產線上已採用此方案，國內開始試制。
(3)型孔及小孔加工
4. 槍、炮管膛線加工：傳統的槍管膛線製造工藝為擠線法，該法生產效率高，但擠線沖頭製造困難，毛坯材料損耗嚴重，且校正、電鍍、回火等輔助工序較多。
5. 整體葉輪加工：通常整體葉輪多為不銹鋼、鈦合金或高溫耐熱合金等難切削材料;再加之其為整體結構且葉片型面復雜，使得其製造非常困難。
6. 電解去毛刺：電解去毛刺的加工間隙較大，加工時間又很短，因而工具陰極不需要相對工件進給運動，即可採用固定陰極加工方式，機床不需要工作進給系統及相應的控制系統。
7. 數控展成電解加工：數控展成電解加工工具陰極形狀簡單(棒狀、球狀及條狀)，設計製造方便，且適用范圍廣，大大縮短了生產准備周期，因而可適應多品種、小批量生產趨勢，彌補電解加工在小量、單件加工時經濟性差的缺點。
8. 微精電解加工：目前微精電解加工還處於研究和試驗階段，其應用還局限於一些特殊的場合，如電子工業中微小零件的電化學蝕刻加工(美國IBM公司)、微米級淺槽加工(荷蘭飛利浦公司)、微型軸電解拋光(日本東京大學)已取得了很好的加工效果，精度已可達微米級。

C. 電化學加工的簡介

加工用電源 電化學加工使用硅整流的穩壓電源，並以全波整流取代了過去的半波整流，保持5%以內的紋波，不僅提高了加工速度，而且還遏制了間隙內的電弧和防止污物沉積於陰極。在調壓方面，使用了飽和感抗器調壓和晶閘管調壓兩種方式。前者更適應目前電化學加工的水平。電源規格分為3檔：小型電源，電流為50～500安，用於加工小孔、去除毛刺、拋光和用於中小型的陰極進行電解車削；中型電源，電流為1000～5000安，用於加工中等面積（50～150厘米2）的型孔和型腔；大型電源，電流為10000～40000安，用於加工大型零件，加工面積可達200～1000厘米2或更大一些。通常使用的電壓范圍為12～20伏。對硬質合金、鎢、銅、銅鋅合金等材料進行電解加工時，要求使用特殊電源。因為若用普通的直流電源進行加工，則這些材料點格中的某些原子不易離子化，而點格中的另一些原子卻受到大量腐蝕。例如，碳化鎢點格中的碳原子，在正電位條件下不能加工掉，而必須有負電位（即電源電流有負半波）；加工銅鋅合金用的電源，不但要有負半波，而且對電流的波形，正半波與負半波的間隔和排列方式都有一定的要求。使用特殊電源也可解決間隙內某些相對惰性離子的積聚以及由此改變間隙電阻和電場分布的問題，從而能有效地提高加工精度。
由於電化學加工時，間隙內難免會產生短路，通常電源系統都具有良好的短路保護功能，以使陰極和工件在產生火花和短路時不發生損傷。

D. 電火花加工時，怎樣排除電蝕物和提高加工精度

在電火花加工過程中會不斷產生氣體、金屬屑末和碳黑等，如不及時排除，則加工很難穩定地進行。加工穩定性不好，會使脈沖利用率降低，加工速度降低。為便於排屑，一般都採用沖油(或抽油)和電極抬起的辦法。在加工中對於工件型腔較淺或易於排屑的型腔，可以不採取任何輔助排屑措施。但對於較難排屑的加工，不沖(抽)油或沖(抽)油壓力過小，則因排屑不良產生的二次放電的機會明顯增多，從而導致加工速度下降；但若沖油壓力過大，加工速度同樣會降低。這是因為沖油壓力過大，產生干擾，使加工穩定性變差，故加工速度反而會降低。為使放電間隙中的電蝕產物迅速排除，除採用沖(抽)油外，還需經常抬起電極以利於排屑。
提高加工精度
1．放電間隙
電火花加工中，工具電極與工件間存在著放電間隙，因此工件的尺寸、形狀與工具並不一致。如果加工過程中放電間隙是常數，根據工件加工表面的尺寸、形狀可以預先對工具尺寸、形狀進行修正。但放電間隙是隨電參數、電極材料、工作液的絕緣性能等因素變化而變化的，從而影響了加工精度。間隙大小對形狀精度也有影響，間隙越大，則復制精度越差，特別是對復雜形狀的加工表面。如電極為尖角時，而由於放電間隙的等距離，工件則為圓角。因此，為了減少加工尺寸誤差，應該採用較弱小的加工規准，縮小放電間隙，另外還必須盡可能使加工過程穩定。放電間隙在精加工時一般為0.0l～0.1 mm，粗加工時可達0.5 mm以上(單邊)。
2．加工斜度
電火花加工時，產生斜度。由於工具電極下面部分加工時間長，損耗大，因此電極變小，而入口處由於電蝕產物的存在，易發生因電蝕產物的介入而再次進行的非正常放電(即「二次放電」)，因而產生加工斜度。 3．工具電極的損耗
在電火花加工中，隨著加工深度的不斷增加，工具電極進入放電區域的時間是從端部向上逐漸減少的。實際上，工件側壁主要是靠工具電極底部端面的周邊加工出來的。因此，電極的損耗也必然從端面底部向上逐漸減少，從而形成了損耗錐度，工具電極的損耗錐度反映到工件上是加工斜度。

E. 如何提高電火花加工質量,,,急需~~~~

電火花成形是模具型腔加工的主要方式，其加工質量關鍵之一是電極的製造，由於粗、中、精加工時的放電間隙不同，電極尺寸也應不同，因此需製作多個電極才能最終滿足加工精度的要求。特別是型腔加工面積較大時，有時還必須使用分割電極加工法，依次完成型腔各個部分的加工。由此使電極製作成本增高。分割電極加工時，型腔表面還會產生接縫以及電極二次裝夾重復定位精度問題，這些都會影響電火花成形加工的質量。

隨著數控技術的發展，模具型腔加工有了新的工藝方法——數控電火花銑削加工，即用簡單電極展成復雜型面。數控電火花銑削加工工藝的關鍵是加工路徑的生成和電極損耗的補償。對此國內外許多電加工學者做了大量深入細致的研究，如研究等損耗分層加工模型以及基於該模型建立加工路徑生成的專用CAM軟體，研究電極損耗精密檢測技術、在線電極補償等[1~4]。

數控電火花銑削工藝可進行修尖角加工、窄縫加工及側面伺服加工等，但本文更關心的是空間直線伺服進給問題，研究的主要內容集中於空間曲線軌跡加工方向、空間曲面展成加工方向，探索型腔型面的數控電火花銑削加工工藝。

本文引用金屬切削加工中心的工藝路線，應用通用的模具加工軟體UG造型，生成加工路徑，並將加工代碼編譯成具體機床的數控指令。在電極損耗補償方面，只考慮Z軸方向的補償，並提出沿電極加工路徑、按軌跡路程均勻遞增補償電極損耗的方法。

1 數控電火花銑削加工工藝

加工中心的銑削加工工藝已很成熟，故將其引入數控電火花銑削加工工藝中。經過研究和實驗，已證實輪廓加工、挖槽加工、沿曲面加工、修邊、去殘留等加工問題都能用數控電火花銑削加工方法解決，也就是說數控電火花銑削加工中的加工路徑生成問題可以用通用模具加工軟體解決。

值得注意的是電火花銑削加工並不等同金屬切削加工，由於放電間隙和電極損耗的存在，會對型腔尺寸精度產生影響，因此在給數控電火花銑削加工編程時必須注意如下問題：

(1) 加工餘量。該參量的最小值要求大於放電間隙，超精加工時加工餘量並不為零，且前一道工序要給後一道工序留下餘量。

(2) 加工方式。在輪廓加工或挖槽加工時可以選擇生成圓弧段程序。而在沿曲面加工時必須選擇直線加工方式，包括切入切出程序，即程序段必須是空間微直線段，這也有利於電極損耗補償計算。

(3) 加工精度。加工精度越高，弦線對空間曲線的逼近度越高，空間微直線段越多，程序越長。實際加工時，粗加工可以選擇低一點的精度，以減少程序段數。

(4) 殘餘波峰高。該參量指刀具橫向進給量，其值越小，加工曲面越光順。該參量也可以用刀具直徑的百分比表示。

(5) 電極尺寸。本文要求每次加工編程時輸入電極直徑的實測值，這樣可讓電極損耗補償計算只須放在Z軸方向。

(6) 電參量和電極長度補償。電參量的選擇要參考加工餘量，超精加工時要選擇正極性加工方式，要用電子的能量去修平放電痕凸起。電極損耗補償值依工藝經驗而定，它與電參量、電極材料對及工作液等相關。電極損耗補償值均勻插入每個微直線段端點上。

數控電火花銑削加工編程路線（圖1）按上述6個方面要求設置參量，就可生成粗、中、精加工路徑及機床數控指令。

加工餘量、加工方式、精度、殘餘波峰高、實際電極尺寸

零件

毛坯

UG-NX

刀具路徑補償軟體

電參數

刀具長度補償值輸入

電火花數控銑削加工程序

圖1 數控電火花銑削加工編程路線

用模具軟體UG設計了一空間曲面，上有「電火花」字樣。為體現數控電火花銑削加工能力，將所有工序全部採用數控電火花銑削加工方案。粗加工用ф14mm電極，按挖槽採用分層加工，橫向進刀為電極直徑的80％；中精加工用ф8mm和ф4mm的端電極，按矢量、沿曲面方式加工，橫向進刀分別為電極直徑的8％和2.5％。圖2為中精加工刀具路徑。

電極ф8mm，E293 電極ф4mm，E250

（a）中加工 (b)中精加工

電極ф4mm，E250 電極ф4mm，E200

(c)中精加工 (d)精加工

圖2 電火花中、精銑削加工刀具路徑

在圖2d中左下角有一塊粉紅色的殘留區域（在曲面曲率較大凹處），該區域端刀無法深入，因此在精加工之後還需要再用ф4mm指狀R刀電極進行最後的光整和去殘留加工。

另外，在同一加工餘量條件下，工藝上還要求生成反向刀具路徑，進行反向銑削加工，消除前一道工序正向加工時因電極損耗而產生的階梯波浪面，以提高表面形狀精度。

2 電極損耗補償對策

2.1 電極損耗的影響

在數控電火花銑削加工過程中，放電一般發生在電極端部前沿尖角處，電流密度較大，放電集中度高，存在著較嚴重的電極損耗現象。在加工的開始階段，工件材料去除量較大；在加工的末尾階段，工件材料去除量最小，因此實際加工面是一個「斜坡面」，如圖3A表面所示。在A表面與B表面之間是本道工序的未加工區。顯而易見，電極損耗影響加工精度。

電極補償過量面C

無電極損耗理想加工面B

沒有補償的加工面A

h1當前層厚度

h2下一層厚度

圖3 電極損耗補償控制參考面

2.2 電極損耗補償的目的

一方面可控制每一層銑削加工的尺寸及形狀精度，另一方面還可給下一層銑削加工減少加工餘量累計負擔。電極損耗補償值的給定應按不過度補償為原則，即其值應小於本層加工量與下一層加工餘量之和。

2.3 電極損耗補償計算的方法

沿曲面銑削加工時按直線方式生成加工路徑，所有程序段都是空間微直線段，假設在加工路徑相對較長的條件下，電極損耗沿路程均勻分布，其補償值沿軌跡，按路程均勻遞增補償到每段空間直線終點上，那麼電極損耗補償值在第i程序段的值為：

△i=(△/∑Lk)·(∑j=0→iLj)

式中：△i為第i程序段的電極損耗補償值；△為當前層銑削加工電極損耗預估值；∑Lk為當前層總的加工路徑長；∑j=0→iLj為電極在第i程序段已走過的加工路徑長。

△值與電參數和加工路徑長度有關，主要用於電火花中、精加工；超精加工時其值設為零。

△i值用於第i程序段的電極損耗Z軸方向的補償值，是用離線補償計演算法得到的。

3 電火花曲面銑削加工工藝實驗

工藝實驗在RobForm30三軸數控電火花成形機上進行，用UG軟體造型、生成加工路徑文件，選用專家系統生成的加工餘量和電參數，再經電極損耗補償處理，生成數控電火花銑削加工程序代碼。

表1 是實驗選用的加工參數。在精加工中去除的工件材料厚0.016mm,而預估電極損耗△取值0.05～0.07mm（實驗值），實際的加工路徑總長約為45000.00mm，如按理論計算，每100mm長得到0.10～0.16μm的補償，18000條程序平均每條得到0.0025～0.0038μm的補償，因此，如果按規格化計算，那麼只有刀具加工很長一段距離之後，刀具電極才會作出實際意義上的補償，真正作出實際意義上補償的程序段比例很低。

表1 電火花銑削加工參 mm

加工類型 加工餘量 電參數 電極補償

粗加工

粗加工

中加工

中精加工

精加工

超精加工

0.800 E383 0.500

0.400 E373 0.250

0.200 E293 0.100

0.150 E250 0.075

0.134 E220 0.050～0.070

0.122 E200 0

註：電參數採用RobForm30電火花成形機規准。

粗加工時電極補償視具體情況而定，首先選擇補償方式加工，補償取值一般小於加工餘量，如果電極損耗較大，電極端面圓角過大，此時應更換電極，Z軸重新對零位後，再進行加工。超精加工時只需生成正、反向加工刀具路徑，來回打光打拋曲面。實驗中還加入了輪廓加工、殘余加工、修邊，並考慮了加工精度設置、最大微直線段長度設置等內容。

電極製作部分是一個比較重要的環節，故自製了機上修磨裝置，依據銑床刀具工具磨原理，設計有「電碰」定位基準，可精確定位，可修整電極圓柱面，也可修整電極端部球面。但由於銅電極在機械力作用下容易變形讓刀，因此只成功修整了φ5～8mm指狀棒電極。

圖4是數控電火花銑削加工的實物照片，是一個面積約為100mm×70mm的曲面。

F. 如何有效提高電火花加工精度和降低表面粗糙度值

提高精度首先要保證油溫穩定，表面粗糙度是有你給的放電參數控制的

G. 電化學加工的國內情況

中國在20世紀50年代就開始應用電解加工方法對炮膛進行加工，現已廣泛應用於航空發動機的葉片，筒形零件、花鍵孔、內齒輪、模具、閥片等異形零件的加工。近年來出現的重復加工精度較高的一些電解液以及混氣電解加工工藝，大大提高了電解加工的成型精度，簡化了工具陰極的設計，促進了電解加工工藝的進一步發展。

H. 保證和提高機床加工精度的方法有哪些

在機械加工過程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質量。如何使工件的加工達到質量要求，如何減少各種因素對加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的事情。在機械加工中，誤差是不可避免的，但誤差必須在允許的范圍內。通過誤差分析，掌握其變化的基本規律，從而採取相應的措施減少加工誤差，提高加工精度。
保證和提高加工精度的方法，大致可概括為以下幾種：
1、減少原始誤差 提高零件加工所使用機床的幾何精度，提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統受力、受熱變形、刀具磨損、內應力引起的變形、測量誤差等均屬於直接減少原始誤差。為了提高機械加工精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差採取不同的措施解決。對於精密零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形;對具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。這種方法是生產中應用較廣的一種基本方法。它是在查明產生加工誤差的主要因素之後，設法消除或減少這些因素。例如細長軸的車削，現在採用了大走刀反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖，則可進一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。
2、補償原始誤差
誤差補償法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統中的原始誤差。當原始誤差是負值時人為的誤差就取正值，反之，取負值，並盡量使兩者大小相等；或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。
3、轉移原始誤差
誤差轉移法實質上是轉移工藝系統的幾何誤差、受力變形和熱變形等。誤差轉移法的實例很多。如當機床精度達不到零件加工要求時，常常不是一味提高機床精度，而是從工藝上或夾具上想辦法，創造條件，使機床的幾何誤差轉移到不影響加工精度的方面去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機床主軸的回轉精度來保證，而是靠夾具保證。當機床主軸與工件之間用浮動聯接以後，機床主軸的原始誤差就被轉移掉了。
4、均分原始誤差
在加工中，由於毛坯或上道工序誤差的存在，往往造成本工序的加工誤差，或者由於工件材料性能改變，或者上道工序的工藝改變(如毛坯精化後，把原來的切削加工工序取消)，引起原始誤差發生較大的變化。解決這個問題，最好是採用分組調整均分誤差的辦法。這種辦法的實質就是把原始誤差按其大小均分為n
組，每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n，然後按各組分別調整加工。
5、均化原始誤差
對配合精度要求很高的軸和孔，常採用研磨工藝。研具本身並不要求具有高精度，但它能在和工件做相對運動過程中對工件進行微量切削，高點逐漸被磨掉(當然，模具也被工件磨去一部分)，最終使工件達到很高的精度。這種表面間的摩擦和磨損的過程，就是誤差不斷減少的過程，這就是誤差均化法。它的實質就是利用有密切聯系的表面相互比較，相互檢查從對比中找出差異，然後進行相互修正或互為基準加工，使工件被加工表面的誤差不斷縮小和均化。在生產中，許多精密基準件(如平板、直尺等)都是利用誤差均化法加工出來的。
6、就地加工法
在加工和裝配中，有些精度問題牽涉到零件或部件間的相互關系，相當復雜，如果一味地提高零、部件本身精度，有時不僅困難，甚至不可能，若採用就地加工法(也稱自身加工修配法)，就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題。就地加工法在機械零件加工中常用來作為保證零件加工精度的有效措施。