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电解抛光加工设备是如何组装的

时间:2018-09-14浏览数:54

   森源化工作为国内专业的电解抛光设备生产厂家,拥有电解加工设备行业十年经验,生产了诸如:304不锈钢首饰抛光设备、不锈钢水处理罐电解抛光设备门花电解抛光设备不锈钢网篮电解抛光设备内壁电解抛光设备汽车尾管电解抛光设备、医疗器械电解抛光设备,下面森源化工就电解抛光设备的组装来进行详谈。

  1.机床

  电解加工机床其他传统的金属切削机床一样,也免括床身、立柱、工作台、进给机构、主轴头(或称滑优头),所不同的是,电解加工机床必须妥善配置汇流排和导液系统,在工作箱内的工作台上安装夹具和工件,在阴极安装板装夹工具阴极,工作箱、门以及主轴头伸进工作箱的部分都需要密封,因此,电解加工机床的总体布局要考虑机床的刚度、精度、绝缘、防锈,兼顾操作和维护。由于机床的刚度、精度及操作维护之间矛盾的存在,须根据机床的主要应用对象进行设计。

  (1)机床刚性。加工等截面的型孔时,机床承受的负荷较小,电解液压力1.5MPa,电流密度约80A/cm2~100A/cm2,最小的机床承载能力25kN;而加工变截面型腔或型面时,因为加工面积大(比如比型孔大2倍),电流密度40A/cm2,电解液压力却需要2.0MPa~2.5MPa,则机床的承载也必须增加2.5倍以上。以电源的输出电流做承载能力的基本计算单位,加工型腔型面时,电源每输出1A电流,机床必须承受0.4kg的载荷,即0.4kg/A[2],如前所述,机床承受载荷的能力应与机床的用途以及配置的电源适应。关于机床的刚性,美国Anocut公司提供的指标为:阴极安装板最大轴向变形位移为0.001mm/kN,侧向变形位移小于0.05mm/kN。

河北福彩网  (2)进给速度特性。在加工过程进给速度的变化量和调速范围是评定电解加工进给系统的两项指标。美国Anocut公司加工深孔时(加工条件为:电压12.5V,电解液32%NaNO,,压力1.4MPa,温度35°C)发现,当进给速度为8.1mm/min,加工过程如果进给速度发生0.3mm/min的变化,则被加工孔的尺寸将产生0.025mm的误差,因此提出进给速度的变化量应控制在5%以内。目前,对电解加工机床这项指标具体规定为:从空载到满载进给速度变化量小于0.025mm/min,低速爬行量小于0.01mm。

河北福彩网  (3)调速范围。调速范围是因为不同对象的加工面积差异大,精度和表面粗糙度的要求不同,在一次成型的过程中为了适应电源的输出电流,进给速度就会有很大差异,按加工要求,调速范围应达到0.05mm/min~200mm/min,为了缩短辅助时间,同时又能保证阴极接近工件时对刀的精确度,也要求具有快退及临对刀时迅速变慢的无级调速功能,即主轴头快速回退、快速逼近,美国Anocut公司研制的进给系统其进给速度的范围为0.025mm/min~2500mm/min。在机械进给系统中采用可控硅实现无级调速,由于可控硅实现无级调速的调速范围与调速精度、进给速度的稳定性(抗干扰能力)之间是互相制约的,因此,对用于生产量大的电解加工机床,可考虑采用数字反馈的油缸活塞式进给系统,其调速范围(包括回退速度在内的调速范围)可达1/100000,而不影响刚性。近期的中小型机床采用步进电机拖动,数字控制系统或宽调速电机拖动、半闭环系统控制。

  (4)机床精度。不言而喻,机床精度是保证加工精度的基本条件,核心是保证整个加工过程工具阴极与工件之间相对位置准确,最直接的指标有:进给系统的位置分辨力0.01mm,位置精度±0.01mm,速度分辨力0.025mm/min,速度变化量0.025mm/min。为了保证上述指标,除了对进给系统的要求外,床身制造精度、工作台、阴极安装板上定位孔、键槽的精度、阴极安装板对主轴头安装面的形位公差均应达到0.025mm/300mm。

河北福彩网  (5)防锈性能。与电解液直接接触的部件采用耐腐蚀材料,如采用大理石台面、不锈钢导轨、不锈钢阴极安装板,不锈钢输液管道;与腐蚀气体有接触的电气元件尽量密封好,对工作箱和工作台的金属部位进行电化学阳极保护等。

  (6)抗干扰能力。随着计算机技术的发展,电解加工机床也逐步走向数控,数控电解加工机床控制系统的硬件有主控单元、伺服驱动单元、人机界面交互单元、检测单元及各种保护回路。各单元之间以通信方式,以实现机床的程序控制。主控单元采用可编程控制器或直接通过单片机、微机编程。因此,为了提高机床电气系统、数控系统的抗干扰能力,电器、元件须选择可靠、稳定的品牌。

河北福彩网  (7)可靠性。自解加工机床与其他金属切削机床的主要区别在于需要导电、输液、绝缘,需要考虑大电流的导电和机床绝缘性能可靠,工作箱防爆等,大电流的导电采用汇流排、电缆,接头部位镀锡,阴极安装板和工作台板的外侧接从电源引过来的导电排(或电缆),有些机床将电缆直接引到工作箱内,导致接正极的接头被阳极腐蚀,并且电解液盐的结晶极易钻入接触部位,需要操作工经常清理,这种设计是不可取的。导电排最好采用紫铜(允许通过电流密度160A/mm2),也可选用空心水冷电缆。工作台面与其下面的传动机构之间(即机床与阳极之间)要可靠绝缘。输液管道进口可设在工作箱上侧,也可直接做在主轴孔内(如日本三菱公司的电解加工机床),出液管接在工作箱底部。箱顶设有排风口,由软管引到安装在室外的排风机,以及时排出加工中产生的逸到工作箱内的气体。工作箱要设计排气系统,及时排出加工中析出的氢气。抽风机容量按法拉第定律计算,氢气生成速度为79L/(min·10000A)。空气中氢气含量的危险点为5%,取安全系数为20,则空气中氢含量应低于0.25%,故通风量系数应为31.6m2/10000A[1,4,5]。

  综上所述,对电解加工机床的要求是:高的机床刚性,硬的进给速度特性,宽的调速范围和一定的机床精度。

  选择电解加工机床,还应考虑机床的配套是否完好,有无一定的通用性。为增加设备的柔性,降低一次性投资的成本,可重构电解加工机床的发展也已提上日程。

  2.电源

  电源应与机床配套,当机床根据加工对象选定后,电源的额定电流实际也已经根据加工面积的大小按式(1-8)确定了。不论额定电流大或小,电解加工电源的主要性能体现在电压输出波形、稳压精度、短路保护的灵敏性以及连续工作的可靠性。

  (1)额定电压。一般,其额定电压为0~20V之间连续可调,并能在此范围被保证输出额定电流,加工钛合金要求24V。

河北福彩网  (2)稳压精度。直流电源的稳压精度要求控制在±1%内,国外有厂家对纹波系数要求5%,国内无规定。

河北福彩网  (3)抗干扰和耐腐蚀性能。为了保证电源的短路、过载保护系统正常运行,要有专门的抗干扰措施;为应对大电流发热,电源内采用水冷或风冷,电气柜须防潮;为防止腐蚀性气体侵入,电气柜应有密封设施。

河北福彩网  国内电解加工用的可控硅整流电源经部级鉴定投入使用的规格已齐全,其性能基本上能满足使用要求。存在的主要问题是变压器体积大(目前已采用水冷),主回路并联支路仍较多,因而占地面积大。未构成整体密封柜,因而耐蚀性能差,使用寿命较短,锈蚀引起的故障率仍较高。某些工厂采用电源单独隔离间的措施后,情况有所好转,但厂房面积加大,汇流排线路长,压降大,能耗大。目前虽已吸取美国Anocut公司先进技术研制出3000A、10000A水冷密封电源,但后者稳定性可靠性尚未完全解决,有待进一步改进提高。

  美国Anocut公司可控硅全水冷密封型稳压电源,使用效果良好,主要特点为:

  (1)稳压精度高,负载从0~100%变化时,电压波动仅±0.25%,为其他可控硅电源的电压波动的1/4。主要原因之一是在电压反馈信号的比较回路中采用了高精度的给定信号。

  (2)主回路采用原边调压方式,在交流输入的每一相绕组中串入一对反并联的可控硅。副边采用双星形反并联线路,双星形回路之间串入一平衡电抗器。副边每一相只用一只大容量硅二极管,因而避免了多路并联造成的不均流而烧坏管子的问题。

  (3)采用全水冷方案,除功率器件为水冷外,主变压器副边绕组亦用水冷空心铜管绕制成,因而其体积大为缩小,约为国内自冷变压器的1/4。为防止水冷系统凝露而引起短路等故障,柜内顶部装有冷却循环风的水冷热交换器以维持柜内温度为25℃,并保持柜内空气干燥。

河北福彩网  (4)采用全密封柜体。由于采取了上述诸措施,电源总的体积大为缩小,因而所有部件均安装在一个柜体内。又由于解决了电源长期工作的可结性、稳定性问题以及水冷凝露问题,因而柜体采用了全密封结构,只有在正常检修时才打开柜门。这样就杜绝了腐蚀性气体进入柜内,引起元件的锈蚀和损好。

  3.电解液系统

河北福彩网  电解液系统由电解液槽、净化装置、热交换磷和泵等组成。其功能是连续地向加工间隙供应一定压力和流量的电解液,并维持电解液的浓度、温度、pH值和电解产物的含量相对稳定。

河北福彩网  (1)电解液槽。电解液槽的容量与电源容量、电解液的过滤方法和温度、浓度的控制要求有关,其容量、型式与布置方式根据加工对象及机床所在环境条件设计。英、美、日、德、瑞士等国出售的机床都带有配套的电解液槽,这种电解液槽一般均备有离心过滤器、网式过滤器及热交换器。电解液槽多为箱形和筒形,其容量与电源电流的比值一般应为1L/A~4L/A,而实际上则经常低于1L/A。

河北福彩网  当加工批量较大,工件的形状、材料亦相似,且进行重复生产时,最好用“游泳池”式电解液槽。如美国通用电气公司的电解加工车间、我国部分生产厂家将“游泳池”式电解液槽布置在车间旁,该电解液槽的总容量可高达608000L(608m2),电解液是氯化钠。这种电解液槽几乎不需维护,由于槽容量大,电解生成物都沉淀在槽的底部,只要定期从槽的底部将之抽掉,而无需用离心分离器或其他沉淀过滤措施。槽的巨大容量还使电解液的温度非常稳定,很容易通过热交换器将之调到所需的温度,并使其稳定在1℃以内,电解液的浓度和成分亦很易控制,是各种电解液槽中成本最低、性能最好的一种。

  由于车间内各机床所加工的材料或工件形状不一致,从而需要几种电解液时,可考虑采用较小的电解液槽配板框压滤机或离心分离机。在场地有限而机械化程度较高的场合,如日本和西欧一些国家,也倾向于采用机械化分离手段达到电解液循环使用。

河北福彩网  (2)泵。电解加工区别于其他电解过程的主要特点是正负极之间的间隙很小(0.1mm~0.3mm),进入间隙的电解液具有高的压力(0.5MPa~2.0MPa)与流速(12m/s~48m/s)。这些主要特点正是电解加工取得高生产率的关键,而泵则是使间隙内电解液获得高速、高压的原动力,是电解液系统中最关键的设备,早期国内在深孔膛线加工中较多使用齿轮泵,因其压力高,但容易磨损,流量也较小,目前已改用多级离心泵;而型面、型腔加工需要的压力不高,流量却要大,采用单级离心泵。

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