電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加工方法，具有加工范圍廣、生產(chǎn)率高、表面質(zhì)量好、工具陰極無損耗等顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于難加工材料和復(fù)雜形狀零件的加工。 JlSqTfA  
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在經(jīng)歷大約20年的低潮后，從20世紀(jì)90年代后期起，電解加工又重新煥發(fā)了生機(jī)。其研究機(jī)構(gòu)及人員逐漸壯大，應(yīng)用領(lǐng)域（尤其在航天、航空、兵器領(lǐng)域）進(jìn)一步擴(kuò)展，研究成果及論著數(shù)量激增，工藝技術(shù)水平、設(shè)備性能及產(chǎn)業(yè)發(fā)展均達(dá)到了一個(gè)新的高度。 C6gSj1  
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工藝技術(shù)研究 =)bOteWM  
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相對(duì)傳統(tǒng)加工和其他優(yōu)勢(shì)特種加工技術(shù)而言，電解加工的基礎(chǔ)理論較為薄弱，工藝技術(shù)尚未成熟。正因如此，其有待研究、開發(fā)的空間也更為廣闊。近期，電解加工工藝技術(shù)研究涉及的方向主要集中在微秒級(jí)脈沖電流加工、微細(xì)加工、數(shù)控展成加工、加工間隙的檢測(cè)與控制及磁場(chǎng)對(duì)電解加工的影響等重點(diǎn)領(lǐng)域。 7}xQ4M\u$  
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1 微秒級(jí)脈沖電流加工 :+YHj)mN  
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自20世紀(jì)70年代初起，前蘇聯(lián)、美國、日本、法國、波蘭、瑞士、德國等-國家相繼開始了對(duì)脈沖電流電解加工的研究。在國內(nèi)，多家單位也開展了毫秒級(jí)脈沖電流電解加工的研究并成功用于工業(yè)生產(chǎn)。 S[y'{;  
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隨著近代功率電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新型快速功率電子開關(guān)元件如MOSFET、IGBT等出現(xiàn)，使得微秒級(jí)脈沖電流電解加工的實(shí)現(xiàn)成為可能。20世紀(jì)90年代以來，微秒級(jí)脈沖電流電解加工基礎(chǔ)工藝研究取得突破性進(jìn)展。研究表明，此項(xiàng)新技術(shù)可以提高集中蝕除能力，并可實(shí)現(xiàn)0.05mm以下的微小間隙加工，從而可以較大幅度地提高加工精度和表面質(zhì)量，型腔最高重復(fù)精度可達(dá)0.05mm，最低表面粗糙度可達(dá)0.40μｍ[1-2]，有望將電解加工提高到精密加工的水平，而且可促進(jìn)加工過程穩(wěn)定并簡(jiǎn)化工藝，有利于電解加工的擴(kuò)大應(yīng)用。 /,:cbpHsu  
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國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)利用微秒級(jí)脈沖電流開展了模具型腔及葉片型面加工、型腔拋光、電解刻字、電解磨等工藝可行性試驗(yàn)以及氣門模具生產(chǎn)加工試驗(yàn)。 vT5GUO{5  
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2 微精加工 JSg=9p$  
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微細(xì)加工是當(dāng)前電解加工研究中最熱點(diǎn)的方向。從原理上而言，電化學(xué)加工技術(shù)可分為2類：一類是基于陽極溶解原理的減材技術(shù)，如電解加工、電解拋光等；另一類是基于陰極沉積原理的增材技術(shù)，如電鍍、電鑄、刷鍍等。這2類技術(shù)有一個(gè)共同點(diǎn)，即材料的去除或增加過程都是以離子的形式進(jìn)行的。由于金屬離子的尺寸非常微小(1～10-1nm級(jí))，因此，相對(duì)于其它“微團(tuán)”去除材料方式（如微細(xì)電火花、微細(xì)機(jī)械磨削），這種以“離子”方式去除材料的微去除方式使得電化學(xué)加工技術(shù)在微細(xì)制造領(lǐng)域、以至于納米制造領(lǐng)域存在著極大的研究探索空間。 
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從理論上講，只要精細(xì)地控制電流密度和電化學(xué)發(fā)生區(qū)域，就能實(shí)現(xiàn)電化學(xué)微細(xì)溶解或電化學(xué)微細(xì)沉積。微細(xì)電鑄技術(shù)是電化學(xué)微細(xì)沉積的典型實(shí)例，它已經(jīng)在微細(xì)制造領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。微細(xì)電鑄是LIGA技術(shù)一個(gè)重要的、不可替代的組成部分，已經(jīng)涉足納米尺寸的微細(xì)制造中，激光防偽商標(biāo)模版和表面粗糙度樣塊是電鑄的典型應(yīng)用[3]。 7'+`vt#E  
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但電化學(xué)溶解（成形）加工的雜散腐蝕及間隙中電場(chǎng)、流場(chǎng)的多變性嚴(yán)重制約了其加工精度，其加工的微細(xì)程度目前還不能與電化學(xué)沉積的微細(xì)電鑄相比。目前電化學(xué)微精成形加工還處于研究和試驗(yàn)階段，其應(yīng)用還局限于一些特殊的場(chǎng)合，如電子工業(yè)中微小零件的電化學(xué)蝕刻加工(美國IBM公司)、微米級(jí)淺槽加工(荷蘭飛利浦公司)、微型軸電解拋光(日本東京大學(xué))已取得了很好的加工效果，精度已可達(dá)微米級(jí)[3]。微細(xì)直寫加工、微細(xì)群縫加工及微孔電液束加工，以及電解與超聲、電火花、機(jī)械等方式結(jié)合形成的復(fù)合微精工藝已顯示出良好的應(yīng)用前景[3,4]。 8+!G/p  
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近年來，基于毫秒、微秒、納秒及群脈沖電源，采用單純電解、電解與超聲復(fù)合、電解與電火花復(fù)合、電解與線切割復(fù)合等加工工藝，在蜂窩狀微坑、微細(xì)槽、微細(xì)軸、微細(xì)群孔、微細(xì)群圓柱、微器件等加工中，投入了大量的研究。為此，還開發(fā)了多功能三維微細(xì)電解加工系統(tǒng)、電解微細(xì)加工監(jiān)控系統(tǒng)、微螺旋電極等裝置。研究?jī)?nèi)容涉及微細(xì)加工工藝條件、陰極設(shè)計(jì)制造、加工數(shù)學(xué)模型建立、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真、工件表面電場(chǎng)分布有限元分析、反向電流、壓力波及電解產(chǎn)物的影響等諸多方面[5 -7]。 {X,-T&  
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３．?dāng)?shù)控展成加工 -)J*(7F(6^  
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傳統(tǒng)的拷貝式電解加工的陰極設(shè)計(jì)制造困難，加工精度難以保證。尤其對(duì)整體葉輪上的扭曲葉片之類通道狹窄的零件表面，由于受工具陰極剛性及加工送進(jìn)方式的限制，拷貝式電解加工更難以實(shí)現(xiàn)。 ~RLj
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20世紀(jì)80年代初，以簡(jiǎn)單形狀電極加工復(fù)雜型面的柔性電解加工——數(shù)控展成電解加工的思想開始形成，它以控制軟件的編制代替復(fù)雜的成形陰極的設(shè)計(jì)、制造，以陰極相對(duì)工件的展成運(yùn)動(dòng)來加工出復(fù)雜型面。這種加工方法工具陰極形狀簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)制造方便，應(yīng)用范圍廣，具有很大的加工柔性，適用于小批量、多品種、甚至單件試制的生產(chǎn)中。 R?:K\  
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80年代中期，前蘇聯(lián)烏法航空學(xué)院特種加工工藝及設(shè)備研究所以過程控制為突破口，設(shè)計(jì)了一種柔性電解加工單元，應(yīng)用特殊的電流脈沖波形和高選擇性的電解液，加工精度達(dá)0.02mm，表面粗糙度達(dá)0.2～0.6μm。 1q'_J?Xmd  
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波蘭華沙工業(yè)大學(xué)的Kozak教授于1986年率先提出了電解銑削的思想，以棒狀旋轉(zhuǎn)陰極作類似于圓柱狀側(cè)銑刀的成形運(yùn)動(dòng)來形成加工表面，成功地應(yīng)用于直升機(jī)旋翼座架型面的加工，加工中采用NaNO3電解液，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，表面粗糙度達(dá)0.16～0.63μm。 2s2KI=6  
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波蘭Cracow金屬切削學(xué)院的A.Ruszaj和J.Cekaj教授利用形似球頭銑刀的工具陰極，進(jìn)行了型面光整加工的試驗(yàn)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(yīng)用價(jià)值。 \.P'
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美國、英國、俄羅斯都高度重視數(shù)控電解加工技術(shù)的研究并已得到應(yīng)用，在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)及航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制中發(fā)揮了重要作用。美國 GE 公司和德國DORNER公司的五軸數(shù)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(shù)控電解加工整體葉輪的國際先進(jìn)水平。 f[zKA{R  
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在國內(nèi)，南京航空航天大學(xué)從20世紀(jì)80年代中期開始進(jìn)行數(shù)控展成電解加工工藝技術(shù)的研究，已在電解加工設(shè)備研制、加工機(jī)理研究、控制軟件編制及工藝試驗(yàn)等方面均取得了重要進(jìn)展[8-10]。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面。 937<:zo:  
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（1）設(shè)備研制。研制了五軸數(shù)控電解加工機(jī)床及配套的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)。該機(jī)床具有3個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸及2個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸，各軸均采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 t":^:i'M  
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（2）成形規(guī)律研究。研究了棒狀外噴式陰極、三角形截面內(nèi)噴式陰極、矩形截面內(nèi)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(shù)變化的規(guī)律。 #)D$\0ag  
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（3）陰極設(shè)計(jì)。針對(duì)整體葉輪結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制造出了新穎結(jié)構(gòu)的組合式開槽陰極及矩形截面整體式型面精加工陰極，很好地解決了加工過程中易產(chǎn)生的陰極短路燒傷問題。 k;umLyz  
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（4）加工軟件開發(fā)。針對(duì)整體葉輪的開槽加工及型面精加工,開發(fā)了相應(yīng)的數(shù)控展成電解加工軟件，具有葉片型面的數(shù)據(jù)處理、數(shù)控加工的展成運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算及整體葉輪的三維型面幾何造型等功能。 fNr*\=$  
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（5）加工工藝試驗(yàn)。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(lián)動(dòng)電解磨削等。 <O9WCl  
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4 加工間隙的檢測(cè)與控制 '&/Y}]  
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電解加工是一個(gè)復(fù)雜的非線性時(shí)變系統(tǒng)。由于加工間隙處于電場(chǎng)和流場(chǎng)的共同作用下，是時(shí)間和空間的變化函數(shù)，且空間極小，因而在加工過程中適時(shí)測(cè)量非常困難，特別是對(duì)于三維空間的間隙，至今尚無成熟的采樣方案的實(shí)際應(yīng)用。但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、電源技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，測(cè)控過程中存在的難題將逐一得到解決，并最終實(shí)現(xiàn)在線測(cè)控加工間隙。 ~O;?;@  
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近階段，加工間隙的檢測(cè)與控制的研究引起了眾多關(guān)注，研究主要集中在以下方面。 g[2[ zIB=  
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（1）采用循環(huán)迭代間隙控制方案，快速調(diào)整工具進(jìn)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(shù)構(gòu)建電解加工控制系統(tǒng)[11]。 I~ SFY>s  
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（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(shù)，用最小二乘多變?cè)�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(guān)系式，用葉片型面加工數(shù)據(jù)對(duì)建立的關(guān)系式進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，得到最終的修正關(guān)系式。所得關(guān)系式在±15%的誤差范圍內(nèi)可用于在線檢測(cè)加工間隙[12-13]。 b4^a zY  
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