摘要：电化学光整加工是机械加工中一种重要的方法。文章利用电化学砂带光整加工技术，设置抛光加工曲轴的主要工艺参数，对加工设备进行选择，设计了一套电化学复合光整加工试验方案，并对实验结果进行了说明，结果表明该加工方案可以降低曲轴的表面粗糙度，达到一定加工精度的要求。
关键词：光整加工；电化学砂带；表面粗糙度；机械加工；砂带装置
中图分类号：TG662 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）27-0043-03
1 电化学砂带光整加工的基本思想
在机械加工中旨在提高零件表面质量为目的各种加工方法、加工技术，称为表面光整加工技术，简称光整加工技术。电化学砂带光整加工是以电化学阳极溶解原理为基础，去除规律遵循法拉第电解定律，再配合砂带的机械磨削作用，两者结合达到对金属工件光整加工的目的。在电化学砂带光整加工工艺中，影响最终加工结果的工艺参数很多，各种加工参数的优选则是达到良好加工结果的重要途径。而在电化学砂带光整加工过程中，工艺参数对加工结果的影响并不是独立的，彼此之间也相互关联，因此，单因素实验不能完全准确地反映各个因素对加工结果的影响，必须将影响电化学砂带光整加工的各种因素，包括电解液成分、浓度及温度、电流密度、加工间隙、零件原始表面粗糙度、加工时间、砂带型号、砂带速度、砂带和工件接触压力等，进行整合试验，找到一种生产中切实可行的电化学砂带光整加工工艺。
2 电化学砂带光整加工主要设备选择
2.1 机床的选择
在曲轴电化学砂带光整加工中，机床主要起到如下作用：提供不同的回转速度；保证工件在光整加工中处于稳定的工作状态；便于操作。
基于以上要求，我们选择了由大连机床集团有限公司生产的CDL6136高速卧式车床，可提供12级主轴转速，分别为32、62、140、160、230、270、320、450、720、1000、1400、2000（rpm）。
2.2 电源的选择
在光整加工系统中，除了机床设备外，电源也是一个关键设备，它的规格决定了电化学光整加工的效果和加工效率。所以根据曲轴的尺寸和预期的加工效率选用了SMD-300D型数控脉冲电镀电源，其具体参数为：输出波形为方波，输出频率5～5000Hz，占空比为0%～100%，最大输出峰值电流300A，平均电流100A，输入电压220V。
2.3 砂带装置的选择
在电化学光整加工系统中，砂带本身的特点和工作方式与曲轴的光整加工质量存在直接的联系。砂带不仅在磨削过程中要对曲轴施加合适的压力，还要保证砂带在金属表面均匀地移动，只有这样才能获得理想的加工表面。
砂带机的结构：如图1所示，针对本试验的特点，需要调节砂带的张紧程度和砂带与曲轴之间的相对位置，所以砂带装置主要由六部分组成，包括机架、气动马达、张紧机构、主动轮、从动轮、导向轮。张紧机构由压缩弹簧和定位套筒构成，主要调节砂带的张紧力。气动马达可以以3000～10000转/分的转速向砂带提供动力。主动轮与气动马达相连，驱动从动轮和导向轮正常工作。这套装置完全可以满足试验的磨削需要。
砂带型号的选择：不同的加工工件材质、不同的加工工件形状所选用的砂带型号是不一样的，砂带型号的选择主要从基体的材质、磨料的材质、粘结剂的种类和砂带接头方式等4个方面来选择。在本试验中采用的是布基、氧化物堆积磨料、粘接接头的优质砂带。
砂带粒度的选择：只有选择合适的砂带粒度，才能保证加工工件的表面质量和提高砂带的使用寿命。若选用的砂带粒度号过小，加工效率降低，光整加工时间较长。若选用的砂带粒度号过大，就不能保证加工工件的表面质量，使表面粗糙恶化，而且砂带在使用时易折皱和断裂，使砂带的使用寿命降低，影响加工效果。在本试验中采用的是粒度为1200的砂带。
2.4 电极结构的选择
如图2所示的电极结构。这种电极结构能够保证光整加工区电解液流场均匀，并形成合适的背压区域，使电解液在加工过程中供应充分，保证及时带走电化学反应所产生的热量。而且电极前端有加工精度较高的弧形面，能够与曲轴抛光部位紧密贴合，从而实现对极间间隙进行方便调整的目的，极间间隙调整精度较高，能够达到0.01mm，完全可以 满足极间间隙允许的精度要求。图2所示的电极也完全能够满足曲轴电化学光整加工的工艺要求。
3 电化学砂带光整加工的主要工艺参数
如表1给出了电化学砂带光整加工的主要工艺参数。其中电流密度和工件旋转速度对抛光质量的关系要严格控制。
4 电化学砂带光整加工的试验方案和结果
4.1 表面粗糙度检测位置说明
在本试验中，试验件采用的是材质为45钢的压缩机曲轴，主要抛光与上支撑配合的滑动轴承部，本文对抛光前后的表面粗糙度进行了对比。抛光前后检测位置完全相同，评定参数为微观不平度十点高度，选取的评定长度ln=4mm，取样长度Lr=4mm，纵向倍率2000，横向倍率50。具体检测位置如图3所示，共选取12个位置作为检测的对象。
4.2 光整效果
在曲轴转速，电流密度I=18.75A/
cm2，电化学作用60s条件下，直流电源关闭后，砂带机在曲轴相同转速下，砂带继续磨削60s。砂带电化学光整加工表面粗糙度对比如表2所示。
5 结语
本文讨论了电化学复合光整加工技术的电化学砂带光整加工主要设备的选择、主要工艺参数的选择以及加工条件的设置，并利用现有的生产设备，设计了一套电化学复合光整加工试验，通过多次的试验，寻找到一种切实可行的曲轴电化学光整加工工艺，可以使得曲轴表面粗糙度值从稳定地提高到，最高达到。
参考文献
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作者简介：曲洪伟（1978-），男，辽宁大连人，大连三洋压缩机有限公司工程师，硕士，研究方向：技术管理、质量管理。
（责任编辑：秦逊玉）