数控技术在机械加工技术中的应用研究

赵西环

摘 要：数控加工是电解加工和传统的数控加工的结合，将电解加工金属去除率高，加工效率好和传统数控加工精度好的优点结合起来。这种复合的加工不仅保证了生产效率，而且工件的表面粗糙度值也大大降低了。数控加工不同于其他加工，加工过程中使用绝缘磨料以导电磨料黏于磨轮上，以保证阴极和工件的加工间隙，也会去除加工过程中产生的钝化膜。电化学加工就是将外部的直流脉冲电压接进来，在接水，接上电解液和通电后，通过电化学反应有效去除材料。

关键词：数控技术；机械加工技术中；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.050

1 概述

数控加工技术是由难熔金属化合物（如碳化硅、碳化钨等）与粘结金属（如镍、钴等）通过一系列的复杂的工艺流程加工而成的合金材料。早期美国GE公司对此类合金做过一些试验性的应用研究。该合金提高了Cr、Ti两种元素的含量，在数控加工技术的基础上，降低了Co、Mo、Al三种元素的含量，W元素的加入有效改善了高温合金的热稳定性还有其抗腐蚀性能，同时也具有一定的抗氧化性、抗硫化腐蚀性和抗高温强度。

数控加工技术主要用于航天航空领域，比如说发动机的整体涡轮盘，还有一些其他交通工具的发动机。合金在长期失效后，高温塑性低，拉伸强度较低，屈服强度也明显降低。合金在650℃时可以经过长期时效后保持稳定的组织性能。经过850℃长期时效后 ，稳定性明显降低，但是通过热处理后，其寿命可恢复大部分，塑性也能恢复原来的水平。强化相变化规律如下。综上可以看出数控加工技术在650℃时强化相比较稳定。

2 数控加工的特点

相对于传统的机械数控，数控作为一种新的加工方式有着许多特点。

（1）有良好的表面加工精度。数控加工是将电化学加工与传统的机械数控加工结合，和传统的机械数控相比，通过电化学反应可以去除90%的金属量，加工中基本很少产生在传统机械加工过程中由于进给数控而产生的热变形和残余应力。而一系列由高温而引起的飞边、裂痕还有热应力等也不会产生，从而加工质量比较好。数控加工过后，表面粗糙度一般只有Ra0.62～0.15μm。

（2）刀具磨损量小。数控加工采用的是导电磨轮并且具有纯机械磨削能力，磨轮前面可以采用镶嵌镀，也可以采用复合镀金刚砂，通常金刚石砂轮磨耗速度仅仅是一般機械磨削用金刚石的1/5，大大节约了加工成本。

（3）加工效率高。就加工工艺而言，一般的机械数控需要经过粗铣、精铣、抛光等一系列的工艺过程才能达到较高的精度要求，加工时间比较长，而生产效率不高；但是采用电化学数控加工的话，加工过程只会产生很小的热量。加工硬质合金时切削力也会很小。根据实际需求，改变用电参数从而达到要求，可以一次性完成粗、精铣，不仅提高了效率，同时降低了成本。电解磨削加工的效率与机械磨削比可提高数倍以，生产效率很高。

（4）可以加工硬质合金材料。数控和传统数控不一样，传统数控加工硬质合金只能用更硬的刀具去加工材料，通常会产生很大的切削力，刀具损坏会很严重，数控尤其能胜任加工难加工的金属。

3 数控技术在机械加工技术中的应用

数控加工，将传统的数控加工和电解加工结合。进行数控试验时，工件和阴极表面，保持一定的距离，复合阴极表面镀的金刚砂磨料使得工件阳极的表面和复和阴极之间形成一定的加工间隙，通常是0.04mm，在此间隙内喷射电解液。加工时，发生电化学反应，去除工件时会产生钝化膜，而阴极上的绝缘磨粒可以刮除，这样使得电解液和暴露出的新的金属表面继续发生反应，而产生的金属杂质并且通过高压水柱喷走。

电解加工可以加工所有的导电材料以及一些很难加工的金属材料比如高硬度、高强度、韧性的金属。电解加工加工生产效率高，不会受到加工表面粗糙度和加工精度的影响和限制，加工过程中由于电解作用大于机械作用，所以加工表面不会出现由于机械进给力而产生的变形或是残余应力。电化学加工工艺可对70HRC的超硬材料进行加工，精密度高达±2?m，表面光洁度高达0.05?m。

电解加工和传统的加工不同，传统的机械加工时刀具和工件接触，通过切削力从而去除工件。而电解加工时，工件和复合阴极不能接触，应该留有一定的加工间隙，否则会造成短路。蓝色为复合阴极，棕色的为加工工件，之间是留有一定间隙的，否则会造成电路的短路。一般电解加工可根据加工原理分为三种，每种都有不同的加工方法和所对应的加工内容。

（1）根据阳极溶解的加工原理，有两种加工分别是电解加工和电解抛光。电解加工主要用于形状、尺寸加工、如一些涡轮发动机叶片还有三维模锻加工；而电解抛光，主要用于表面光整的加工和去毛刺等。（2）根据阴极沉积的加工原理，常见的有四种加工方法，分别是电镀、电刷镀、复合电镀、电铸。其中电镀通常用于表面加工及装饰还有保护；电刷镀主要用于表面局部的快速修复还有强化；复合电镀主要用于表面强化还有一些模具的制作；电铸主要用来复杂形状电极及精密模具制造。（3）根据复合加工的原理，常见的有研磨加工、超声波电解加工等。电解磨削主要用于形状尺寸的加工还有一些光整、镜面的加工。

4 数控试验的质量要求

生产效率，加工质量以及表面粗糙度是衡量加工工件质量好坏的重要参数。

一般生产率由电化学当量，电流的密度，复合阴极和工件的接触面积及导电磨轮和工件的接触面积所决定。

通常我们可以提高工作电压或者提高电解液的温度来提高电流密度。

加工质量和表面粗糙度主要受电参数如电压、电解液的组成还有工件材料的性质所影响。合适的工作电压可以保证电化学反应的速度适中，不会产生较多的钝化膜，电解液的成分组成也会对加工的质量产生影响，可以根据工件表面粗糙度的要求来选择合适PH值的电解液。工件材料性质也很大程度上决定了加工的难易程度。

参考文献：

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