電化學砂帶光整工藝在曲軸拋光加工中的應用

摘要：電化學光整加工是機械加工中一種重要的方法。文章利用電化學砂帶光整加工技術，設置拋光加工曲軸的主要工藝參數，對加工設備進行選擇，設計了一套電化學復合光整加工試驗方案，并對實驗結果進行了說明，結果表明該加工方案可以降低曲軸的表面粗糙度，達到一定加工精度的要求。

關鍵詞：光整加工；電化學砂帶；表面粗糙度；機械加工；砂帶裝置

中圖分類號：TG662 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）27-0043-03

1 電化學砂帶光整加工的基本思想

在機械加工中旨在提高零件表面質量為目的各種加工方法、加工技術，稱為表面光整加工技術，簡稱光整加工技術。電化學砂帶光整加工是以電化學陽極溶解原理為基礎，去除規律遵循法拉第電解定律，再配合砂帶的機械磨削作用，兩者結合達到對金屬工件光整加工的目的。在電化學砂帶光整加工工藝中，影響最終加工結果的工藝參數很多，各種加工參數的優選則是達到良好加工結果的重要途徑。而在電化學砂帶光整加工過程中，工藝參數對加工結果的影響并不是獨立的，彼此之間也相互關聯，因此，單因素實驗不能完全準確地反映各個因素對加工結果的影響，必須將影響電化學砂帶光整加工的各種因素，包括電解液成分、濃度及溫度、電流密度、加工間隙、零件原始表面粗糙度、加工時間、砂帶型號、砂帶速度、砂帶和工件接觸壓力等，進行整合試驗，找到一種生產中切實可行的電化學砂帶光整加工工藝。

2 電化學砂帶光整加工主要設備選擇

2.1 機床的選擇

在曲軸電化學砂帶光整加工中，機床主要起到如下作用：提供不同的回轉速度；保證工件在光整加工中處于穩定的工作狀態；便于操作。

基于以上要求，我們選擇了由大連機床集團有限公司生產的CDL6136高速臥式車床，可提供12級主軸轉速，分別為32、62、140、160、230、270、320、450、720、1000、1400、2000（rpm）。

2.2 電源的選擇

在光整加工系統中，除了機床設備外，電源也是一個關鍵設備，它的規格決定了電化學光整加工的效果和加工效率。所以根據曲軸的尺寸和預期的加工效率選用了SMD-300D型數控脈沖電鍍電源，其具體參數為：輸出波形為方波，輸出頻率5～5000Hz，占空比為0%～100%，最大輸出峰值電流300A，平均電流100A，輸入電壓220V。

2.3 砂帶裝置的選擇

在電化學光整加工系統中，砂帶本身的特點和工作方式與曲軸的光整加工質量存在直接的聯系。砂帶不僅在磨削過程中要對曲軸施加合適的壓力，還要保證砂帶在金屬表面均勻地移動，只有這樣才能獲得理想的加工表面。

砂帶機的結構：如圖1所示，針對本試驗的特點，需要調節砂帶的張緊程度和砂帶與曲軸之間的相對位置，所以砂帶裝置主要由六部分組成，包括機架、氣動馬達、張緊機構、主動輪、從動輪、導向輪。張緊機構由壓縮彈簧和定位套筒構成，主要調節砂帶的張緊力。氣動馬達可以以3000～10000轉/分的轉速向砂帶提供動力。主動輪與氣動馬達相連，驅動從動輪和導向輪正常工作。這套裝置完全可以滿足試驗的磨削需要。

砂帶型號的選擇：不同的加工工件材質、不同的加工工件形狀所選用的砂帶型號是不一樣的，砂帶型號的選擇主要從基體的材質、磨料的材質、粘結劑的種類和砂帶接頭方式等4個方面來選擇。在本試驗中采用的是布基、氧化物堆積磨料、粘接接頭的優質砂帶。

砂帶粒度的選擇：只有選擇合適的砂帶粒度，才能保證加工工件的表面質量和提高砂帶的使用壽命。若選用的砂帶粒度號過小，加工效率降低，光整加工時間較長。若選用的砂帶粒度號過大，就不能保證加工工件的表面質量，使表面粗糙惡化，而且砂帶在使用時易折皺和斷裂，使砂帶的使用壽命降低，影響加工效果。在本試驗中采用的是粒度為1200的砂帶。

2.4 電極結構的選擇

如圖2所示的電極結構。這種電極結構能夠保證光整加工區電解液流場均勻，并形成合適的背壓區域，使電解液在加工過程中供應充分，保證及時帶走電化學反應所產生的熱量。而且電極前端有加工精度較高的弧形面，能夠與曲軸拋光部位緊密貼合，從而實現對極間間隙進行方便調整的目的，極間間隙調整精度較高，能夠達到0.01mm，完全可以 滿足極間間隙允許的精度要求。圖2所示的電極也完全能夠滿足曲軸電化學光整加工的工藝要求。

3 電化學砂帶光整加工的主要工藝參數

如表1給出了電化學砂帶光整加工的主要工藝參數。其中電流密度和工件旋轉速度對拋光質量的關系要嚴格控制。

4 電化學砂帶光整加工的試驗方案和結果

4.1 表面粗糙度檢測位置說明

在本試驗中，試驗件采用的是材質為45鋼的壓縮機曲軸，主要拋光與上支撐配合的滑動軸承部，本文對拋光前后的表面粗糙度進行了對比。拋光前后檢測位置完全相同，評定參數為微觀不平度十點高度，選取的評定長度ln=4mm，取樣長度Lr=4mm，縱向倍率2000，橫向倍率50。具體檢測位置如圖3所示，共選取12個位置作為檢測的對象。

4.2 光整效果

在曲軸轉速，電流密度I=18.75A/

cm2，電化學作用60s條件下，直流電源關閉后，砂帶機在曲軸相同轉速下，砂帶繼續磨削60s。砂帶電化學光整加工表面粗糙度對比如表2所示。

5 結語

本文討論了電化學復合光整加工技術的電化學砂帶光整加工主要設備的選擇、主要工藝參數的選擇以及加工條件的設置，并利用現有的生產設備，設計了一套電化學復合光整加工試驗，通過多次的試驗，尋找到一種切實可行的曲軸電化學光整加工工藝，可以使得曲軸表面粗糙度值從穩定地提高到，最高達到。

參考文獻

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作者簡介：曲洪偉（1978-），男，遼寧大連人，大連三洋壓縮機有限公司工程師，碩士，研究方向：技術管理、質量管理。

（責任編輯：秦遜玉）