摘要
大口径异形内螺旋深孔类零件在石油钻采、武器装备、航空航天等领域应用广泛。电解加工技术具有无切削应力、工具无损耗、加工效率高等优点，被广泛应用于大口径异形内螺旋深孔类零件的加工。在大电流、小间隙、长时间等加工条件下，大型卧式数控电解加工机床导电轴的导电性能差，甚至发生导电轴轴体烧蚀等现象，导致电解加工过程被迫中止。本文针对大型卧式数控电解加工机床导电轴进行了如下研究： 首先，开展了大型卧式数控电解加工机床导电轴结构设计，建立实现导电、密封、支撑等功能的形态学矩阵，对不同方案进行分析，设计了旋转密封和辅助支撑等结构，研究了导电滑环和碳刷结构两种导电方案在相同工况下导电轴结构的温度场分布规律，确立了以碳刷导电为基础的整体结构，解决了在工作电流大、加工时间长等条件下，导电轴结构的导电性能差、轴体易发生烧蚀等问题。 其次，建立了导电轴热电耦合模型，揭示了导电轴结构温度场分布规律。探究了不同工艺参数对导电轴温升的影响规律，基于SVM和多元线性回归的原理建立温度数学模型，研究了不同工艺参数下轴体监测点的温度变化规律，实现不同工艺参数下监测点温度可预测的目的。对工艺参数进行量纲化处理，结果表明工作电流影响水平最高，环境温度影响水平次之，提出导电轴结构优化方案，提高其散热性能和稳定可靠性。 再次，研究了导电轴结构力学特性，分析了不同进给运动方式下，导电轴轴体和进给装置受到外载荷作用所表现出的轴向力、扭转特性和弯矩特性。相较于机床的推式运动，拉式运动下进给装置在同一位置受到的弯矩、剪力、转角和弯曲变形较小，且其弯矩随工作时间增加表现出逐渐减小的特点，拉式运动会使机床拥有更好的稳定性以及抵抗破坏变形能力，提高了电解加工的稳定性。 最后，开展了导电轴结构性能验证试验，将设计的导电轴结构应用于大型卧式数控电解加工机床，确定拉式作为电解加工机床的运动方式，试验表明：在工作电压为12.0 V、进给速度为5.0 mm/min的条件下，实现了全金属石油螺杆钻具定子的稳定可靠加工，整个过程需要连续加工12小时，所设计的导电轴结构运行平稳，表明其具有良好的使用性能，满足电解加工实际需求。
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