电解机床PLC改造论文

时间：2025-04-20

1概述

孔类加工，包括深小孔加工，型孔加工，是电解加工的一个典型

应用领域。对于用难加工的材料，如高温耐热，高强度镍基合金，钴基合金制成的空心冷却涡轮叶片和导向器叶片，其上有许多小孔，特别是深小孔和呈多向不同角度分布的小孔，用普通机械钻削方法加工特别困难，甚至不能加工，而用电火花，激光加工又有表面再铸层问题，且孔深也不能太大，而采用电解方法，其加工效率，加工质量都显著提高，随着新型航空发动机涡轮工作温度增高的需要，零件材料性能不断提高，同时采用大量各种规格冷却孔的设计，故电解加工小孔在航空发动机制造工程中发挥着独特的作用。

1.1 电解打孔加工原理

金属工件（叶片）接直流加工电源的正极，扁孔电极接直流加工

电源的负极，在工件与电极间加12V—18V的直流电压，电极与叶片间保持0.1mm—0.3mm的间隙，高压的电解液通过中间的电极流过电极与叶片的间隙，在电场的作用下，进行化学反应。接正极的叶片溶解，电解液不断冲走叶片析出的金属微粒，电极上端的伺服进给系统驱动电极以相应的速度向下移动，使电极与叶片之间始终保持一个恒定的间隙，经过一定时间的加工，便可在叶片上打出合格的扁孔。

1.2 电解打孔加工的几个重要工艺问题

1.2.1恒参数控制策略

为了得到较高的孔径精度，保证在孔深全长上孔径尺寸一致，深小孔电解加工常采用恒参数控制策略，即在整个加工过程中控制加工电压，送进速度，电解液温度和输液压力保持为某一常数，通常加工电压在12 V—18V，进给速度在1—5mm/min,电解液温度在25℃--38℃范围内，确定数值主要取决于工件材料的电解加工性能。电解液压力根据加工深度在0.5—1.5MPA范围内控制为某一常压，加工孔深越大，供液压力越高。

1.2.2监控加工电流，判断并控制加工过程

当实行恒参数控制策略时，加工全过程中，加工电流也应恒定不变。在深小孔电解加工中，必须注意观察加工电流以判断加工过程是否正常，如果加工电流突然变大或变小均说明加工过程异常，当电流变化超过设定的保护值时，保护电路应快速动作，以保护工件电极及设备的安全。

1.2.3电解打孔加工应一次完成

电解打孔加工一般都应该在一次行程中完成，因为如果中途停

顿，继续加工时在停顿处孔径会扩大，容易造成废品。所以要求机床加工程序控制系统与伺服进给系统的运行要十分稳定。

1.3 DJL—25立式电解打孔机床打扁孔加工的工作过程

DJL—25立式电解打孔机床就是专用于航空发动机压气机叶片电

一般涡轮叶片与压气机叶片形状复杂，其叶身截面由叶根向叶尖

收缩且相互扭转，要在叶片尖部至根部打一个长约300mm，截面面积为40mm2，且表面精度不小于0.5mm的扁孔，若采用普通的机械加工方法非常困难。以前曾采用过电火花加工等方法，但效率很低，满足不了生产需要。而采用电解打孔加工则具有加工速度快、精度较高、

易于大批量生产等优点，所以就成为航空发动机叶片打扁孔加工的一种重要工艺手段。

根据电解打孔加工工艺的基本要求并结合加工现场的实际情况，

制定了以下的叶片扁孔加工工艺规程：在加工开始时，由于电极与叶片有较大的间隙，所以加工电流很小。随着电极逐渐深入孔中，电极与叶片之间的间隙不断减小，工作电流也逐渐上升。此时加工进给速度以低速恒速进给，使加工电流达到100A左右。当加工至叶片 1/3处时，进给速度即换为中速恒速进给，加工电流略提高，为103A左右。当加工至2/3处时，进给速度即转换为高速进给，此时加工电流提高为105A左右恒定不变，保持加工进给速度与叶片溶解速度一致，即保持加工间隙始终恒定。当加工至叶片根部，扁孔打通时，加工电流逐渐降低。当加工电流小于30A时，电流反馈系统工作，加工进给停止，电解液泵停止运转，电极自动返回原点。等待下一次加工。至此DJL—25立式电解打孔机床打扁孔加工过程全部结束，其具体加工过程如图1.3所示

由图3所示的电解打孔加工过程可知，在加工过程中，机床的伺

服驱动系统与加工程序控制系统能否稳定地运行是保证电解打孔加工能否顺利完成的关键。这次电气系统的改造也是本着必须能够完全满足以上加工技术条件的前提来设计、安装、调试的。

2 DJL—25立式电解打孔机床电气系统的组成简介与改造原因

2.2 机床电气系统的组成

根据机床电气系统工作原理方框图可知，本机床电气部分主要由

三部分组成：

（1）加工程序控制系统

（2）伺服驱动系统；

（3）保护系统

2.3 DJL—25立式电解打孔机床电气系统的改造原因

DJL—25立式电解打孔机床是二十世纪九十年代初由我公司冷

工艺电子室制造的试验型产品。其程序控制系统是采用继电器控制的。机床经过多年的氯气腐蚀。电气线路与元器件已严重老化，程控