非均匀机械作用调控电化学机械加工表面质量与精度的机制及方法

光整与成型复合加工技术在军事、工业及民用机械制造领域具有广阔的应用前景，课题提出利用非均匀机械作用调控电化学机械加工材料的非均匀去除和精确累积，实现光整过程中同时完成精确成型。将从研究机械作用对阳极表面状态的影响机制入手，获得"机械作用-阳极膜状态-电化学作用效果-阳极材料去除规律"的内在联系，揭示阳极材料可控去除机理；统计分析恒机械作用和变机械作用条件下的阳极材料去除规律，获得去除量的稳定性和敏感性特征，奠定阳极精确成型的理论基础；研究瞬时有机械作用区域的可变去除量累积和瞬时无机械作用区域的不变去除量累积，建立可控机械参量与去除量间关系的数学模型，获得预期成型形状条件下可控机械参量的控制规律；研究保证表面质量和成型要求条件下的工艺优化。奠定新的可同时完成表面光整和精密成型的复合加工技术基础。本课题对深化电化学机械加工本质的认识、丰富表面光整及精密成型复合加工技术与理论具有重要的科学意义。

光整与成型复合加工技术在军事、工业及民用机械制造领域具有广阔的应用前景。课题实现了利用非均匀机械作用调控电化学机械加工材料的非均匀去除和精确累积，达到光整过程中同时完成精确成型。以“阳极膜状态”为核心问题，从机械作用对阳极表面状态的影响机制入手，揭示了阳极材料的可控去除机理，是在不同机械作用条件下，阳极表面钝化膜的去除效果不同，导致下一次电化学作用时表面状态差异，而产生电化学去除效果差异，即机械作用通过影响电化学作用效果最终影响阳极去除量。以恒机械作用和变机械作用条件下的阳极材料去除规律为基础，建立了去除量的数据库，通过分析数据，证明阳极材料去除量对机械作用具有良好的敏感性，为非均匀机械作用调控电化学机械加工材料去除量实现阳极精确成型奠定了基础。以非均匀机械作用圆柱体零件加工为例，建立了预设材料去除量分布规律的条件下，磨具沿工件轴向移动速度变化的数学模型，获得了中凸零件加工时机械作用时间的控制规律，实现了圆柱零件的成型与光整复合加工。在同时满足表面质量和成型形状要求的前提下，进行了工艺参数优化，综合分析各可控工艺参量对表面质量和成型精度的影响，加工时间是实现非均匀机械作用调控去除量的最有效的控制参量。本项目形成了可同时完成表面光整和精密成型的复合加工技术基础。