基于双峰脉冲电流电化学复合机械的平面形金属表面的光整加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属表面加工技术，特别是平面形金属表面的精密镜面光整加工技术 领域。
【背景技术】
[0002] 常规平面形金属表面抛光一般是先进行打砂或磨削，然后用研磨液通过抛光设备 在平面形表面上进行抛光，使表面光度像镜子一样清晰，以降低摩擦系数或用于装饰、装 潢。
[0003] 研磨过程可以分为普磨和精磨两种方式。一般而言，用机械抛光机进行加工处理 时，其行进的速度越慢，磨的组数越多，抛光的效果会越好。这个过程加工时间较长，而且研 磨必须很精细，需要更换从粗到细的磨料，更换时必须保证表面处理干净，不能留下一点磨 料，工艺较繁琐。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的旨在提供一种能克服现有技术以上缺陷，能提供快速精密镜面抛光 的基于双峰脉冲电流电化学复合机械的平面形金属表面的光整加工方法。
[0005] 本发明技术方案是：将金属工件接脉冲电源的正极，在所述脉冲电源负极接阴极 导电体，在金属工件的待加工平面和阴极导电体之间通以中性电解液，在金属工件的待加 工表面设置抛光工具，所述脉冲电源的脉冲频率为6KHz~IOKHz ;其特征在于：所述脉冲电 源在每个脉冲周期输出两个脉冲峰值，金属工件的待加工平面与阴极导电体之间作相对匀 速的往复运动，以使阴极导电体能够以有规律地均匀扫过金属工件的表面。
[0006] 抛光时，脉冲电源以一定频率输出脉冲电流，每个周期输出两个不同峰值的脉冲 电流1界1 2(如图4所示)，其中，脉冲电流以吏工件表面处于钝化保护状态（图2的CD段)， 脉冲电流I2使工件表面处于超钝化溶解状态（图2的DE段);当工件表面在脉冲电流I i作用 下处于钝化保护状态时，会在工件表面生成一层钝化膜，该钝化膜有保护工件表面不被电 流溶解的作用，当工件平面被外侧的抛光工具刮去表面尖峰的钝化膜时，由于表面尖峰处 不被保护，而实现电化学溶解；当脉冲电源输出脉冲电流1 2时，在合适的工艺参数条件下， 表面尖峰可以在脉冲电流12作用下实现超钝化的脉冲电化学溶解和抛光，该过程的溶解和 抛光效率远高于单纯的电化学机械抛光、脉冲电化学抛光和脉冲电化学机械抛光；同时，由 于脉冲电流I 2的超钝化溶解抛光作用，抛光过程对机械作用的依赖程度低。
[0007] 本发明具有如下优点： 1、抛光效率高：可将平面形金属表面直接抛光至镜面，不需进行半精磨和精磨；并且 由于使用了两个不同峰值的脉冲电流，可分别实现对平面形金属表面的可控电解及加速溶 解，抛光效率远高于单纯的精磨、砂带磨削或者超精加工。
[0008] 2、抛光效果好：可使平面形金属表面直接被抛光至RaO. I Mm以下，优化工艺参数 条件下，可抛光至Ra0.0 2 Mm以下，从而加工出镜面效果。
[0009] 3、抛光过程不受钢材硬度的限制，抛光过程中不产生磨削力和磨削热，不产生附 加应力，抛光表面也不会产生磨削烧伤和裂纹。
[0010] 4、抛光成本低。
[0011] 5、抛光过程易于实现自动化生产，适用范围广泛。
[0012] 6、使用中性电解液，对环境不产生污染，是一种绿色制造方法。
[0013] 另外，本发明所述两个脉冲峰值分别的脉冲电流为脉冲电流I1和脉冲电流I 2;脉 冲电流I1的电流值为120 A~150 A，脉冲电流I2的电流值为300 A~350 A，使得金属工 件在抛光时分别处于钝化状态和超钝化状态，钝化状态时与机械作用配合，实现电化学机 械复合抛光，超钝化状态时，实现脉冲电化学溶解和抛光，这两个过程的合理匹配，使得抛 光效率远高于单纯的电化学机械抛光、脉冲电化学抛光和脉冲电化学机械抛光，并且对机 械作用的依赖程度低。
[0014] 为了分别实现金属工件的电化学机械复合抛光和脉冲电化学抛光，所述脉冲电流 I1作用时间与脉冲电流1 2作用时间比值为1:1。
[0015] 在所述中性电解液总质量中，15%~35%为NaNO3,10%~20%为NaCL，5%~10%为 NaCLO 3,1%~2%为NaSO4,其余为水。
[0016] 以往的中性电解液由NaNOjP NaCL组成，本发明加入NaCLO 3和NaSO 4，使得电解液 的非线性更加明显，钝化阈值和超钝化阈值降低，更有利于提高抛光效率。
[0017] 所述抛光工具为砂轮或砂带或超精油石。
【附图说明】
[0018] 图1为电化学机械抛光使用的直流电流波形图。
[0019] 图2为阳极表面极化曲线图。
[0020] 图3为单峰脉冲电流波形图。
[0021] 图4为双峰脉冲电流波形图。
[0022] 图5为例一的加工状态示意图。
[0023] 图6为例二的加工状态示意图。
[0024] 图7为例三的加工状态示意图。
【具体实施方式】
[0025] 以下结合实例对本发明做进一步说明。
[0026] 配制电解液：以似勵3、似(^、似〇1)3、似50 4和水配制不同的中性电解液，并使各占 比为：15% ~35% 为 NaNO3,10% ~20% 为 NaCL，5% ~10% 为 NaCLO3,1% ~2% 为 NaS04。
[0027] 单位：kg 一、例一：
【主权项】
1. 基于双峰脉冲电流电化学复合机械的平面形金属表面的光整加工方法，将金属工件 接脉冲电源的正极，在所述脉冲电源负极接阴极导电体，在金属工件的待加工平面和阴极 导电体之间通以中性电解液，在金属工件的待加工表面设置抛光工具，所述脉冲电源的脉 冲频率为6KHz~IOKHz ;其特征在于：所述脉冲电源在每个脉冲周期输出两个脉冲峰值，金 属工件的待加工平面与阴极导电体之间作相对匀速的往复运动。
2. 根据权利要求1所述光整加工方法，其特征在于所述两个脉冲峰值分别的脉冲电流 为脉冲电流I1和脉冲电流1 2;脉冲电流I i的电流值为120 A~150 A，脉冲电流12的电流 值为300 A~350 A。
3. 根据权利要求1所述光整加工方法，其特征在于所述脉冲电流I i作用时间与脉冲电 流12作用时间比值为1:1。
4. 根据权利要求1或2或3所述光整加工方法，其特征在于在所述中性电解液总质量 中，15% ~35% 为 NaNO3,10% ~20% 为 NaCL，5% ~10% 为 NaCLO3,1% ~2% 为 NaSO4,其余为 水。
5. 根据权利要求1所述光整加工方法，其特征在于所述抛光工具为砂轮或砂带或超精 油石。
【专利摘要】基于双峰脉冲电流电化学复合机械的平面形金属表面的光整加工方法，涉及平面形金属表面的加工技术领域。将金属工件接脉冲电源的正极，在金属工件的待加工平面和阴极导电体之间通以中性电解液，在金属工件的待加工表面设置抛光工具，脉冲电源的脉冲频率为6KHz～10KHz，在每个脉冲周期输出两个脉冲峰值，金属工件的待加工平面与阴极导电体之间作相对匀速的往复运动，以使阴极导电体能够以有规律地均匀扫过金属工件的表面。本发明可将平面形金属表面直接抛光至镜面，不需进行半精磨和精磨，可分别实现对平面形金属表面的可控电解及加速溶解，抛光效率远高于单纯的精磨、砂带磨削或者超精加工。
【IPC分类】B23H5-12, B23H5-08
【公开号】CN104722864
【申请号】CN201510158525
【发明人】王辉, 吴美红
【申请人】海安欣凯富机械科技有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月7日