现代制造技术论文

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电解磨削

电解作用与机械磨削相结合的一种特种加工，又称电化学磨削,英文简称ECG。电解磨削是20世纪50年代初美国人研究发明的为电解磨削的原理。工件作为阳极与直流电源的正极相连；导电磨轮作为阴极与直流电源的负极相连。磨削时，两者之间保持一定的磨削压力，凸出于磨轮表面的非导电性磨料使工件表面与磨轮导电基体之间形成一定的电解间隙（约0.02～0.05毫米），同时向间隙中供给电解液。在直流电的作用下，工件表面金属由于电解作用生成离子化合物和阳极膜。这些电解产物不断地被旋转的磨轮所刮除，使新的金属表面露出，继续产生电解作用，工件材料遂不断地被去除，从而达到磨削的目的。电解液一般采用硝酸钠、亚硝酸钠和硝酸钾等成分混合的水溶液，不同的工件材料所用电解液的成分也不同。导电磨轮由导电性基体(结合剂)与磨料结合而成，主要为金属结合剂金刚石磨轮、电镀金刚石磨轮、铜基树脂结合剂磨轮、陶瓷渗银磨轮和碳素结合剂磨轮等，按不同用途选用

电解加工在很多方面还需要进一步发展和提高，如过程监测和控制、工具设计、电解液处理、加工精度的改善和设备的自动化程度。电解加工间隙状态非常复杂，涉及到电化学、电场、流场等多种因素的交互影响，因而使得过程的监测和控制非常困难。迄今为止，还没

有在线测量加工间隙的有效而实用的手段。不均匀的间隙分布也使得工具设计变得非常困难，以至于在工具制造中往往要对阴极进行多次修整，这不仅费时费工，而且对操作者的经验和技艺提出了很高的要求。另一方面，电解加工过程中产生大量的电解泥渣和废液。这些废液和泥渣的处理也给使用者带来很大的不便［1～3］。近10年来，国外很多研究机构对电解加工进行了大量的研究投入，并且在多方面取得了显著进展。

1 应用

磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，它是适应精加工和三角表面加工的需要而发展起来。随着科学技术水平的不断提高，机器零件的精度和表面粗糙度要求愈来愈高，各种高硬度材料的使用日益增多，精密铸造和精密锻造的工艺发展，很多毛坯可以不经过其他切削加工而直接磨削成成品；以外，随着磨料磨具和高速磨削工艺的发展，磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，它是适应精加工和三角表面加工的需要而发展起来。随着科学技术水平的不断提高，机器零件的精度和表面粗糙度要求愈来愈高，各种高硬度材料的使用日益增多，精密铸造和精密锻造的工艺发展，很多毛坯可以不经过其他切削加工而直接磨削成成品；以外，随着磨料磨具和高速磨削工艺的发展，以及高磨床结构性能的不断改进，磨削效率和经济性的显著提高，磨削加工已从精加工逐步扩大到粗加工领域。因此，现代机械制造中磨床的使用范围日益扩大，磨削加工量在机械加工部量中所占比重也进一步怎大。

磨削加工可以达到的经济精度为IT6-IT5，表在粗糙度Ra值1.25-0.32um。磨削的工艺范围很广，可以划分为预磨（粗磨）、精磨、细磨及镜面磨削。预磨的工件精度可达IT9-IT8，表面粗糙度Ra值可达到0.01um。

由于磨削加工所采用的磨具（磨料）具有颗为细小，硬度高，耐热性好等特

点，因而能加工一般金属刀具所不能加工的零件表面如带有不均匀铸锻硬皮的工件表面、淬表面；加工过程中同时参与切削运动的颗料数量多，能切除极薄极细的切屑，因面加工精度高，表面粗糙度值小。磨削加工件为一种精加方法，无论在单件小批生产、中比生产，还是大批大量生产都得到广泛依靠用，近年来，由于强力磨削的发展，也可直接在毛坏上用磨削进行粗精加工。

2 特点及危害识别

采用适应控制技术，可进一步提高电解磨削的加工稳定性和自动化程度。同时,为了提高加工精度,采用兼有纯机械磨削能力的导电磨轮，粗加工时靠电解磨削的高效率完成大部分加工量，然后切断电解电源，靠纯机械磨削磨掉精加工余量，这样能显著提高加工精度。电解磨削方式已从平面磨削扩大到内圆磨削、外圆磨削和成形磨削。电解加工的原理也可与珩磨和超精加工结合起来，成为电解珩磨和电解超精加工。

磨削加工应用范围很广，通常作为零件精加工工序，是借助磨具的切削作用，除去工作表面的多余层，使工件表面质量达到预定要求的加工方法。进行磨削加工的机床称为磨床。从安全角度来看，磨削加工有以下特点：

1.磨具的运转速度高。普通磨削可达30-50m/s，高速磨削可达45-60m/s 甚至更高，其速度还有日益提高的趋势。

2.磨具的非均质结构。磨具是由磨料，结合剂和气孔三要素组成的复合结构，其结构强度大大低于由单一均匀才智组成的一半金属切削刀具。

3.磨削的高热现象。磨具的高速运动、磨削加工的多刃性和微量切削，都会产生大量的磨削热，不仅可能烧伤工件表面，而且高温时磨具本身发生物理、化学变化、产生热反应力、降低磨具的强度。

4.磨具的自砺现象。在磨削力度作用下，磨钝的磨粒自身脆裂或脱落的现象。磨削过程中的磨具自砺作用以及修正磨具的作业，都会产生大量磨削粉尘。

3 电解加工的工艺特点

电解加工的特点如下：

电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。目前，电解加工已获得广泛应用，如炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工。并且在许多零件的加工中，电解加工工艺已占有重要甚至不可替代的地位。与其它加工方法相比，电解加工具有如下特点：

1.加工范围广。电解加工几乎可以加工所有的导电材料，并且不受材料的强度、硬度、

韧性等机械、物理性能的限制，加工后材料的金相组织基本上不发生变化。它常用于加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难加工材料。

2.生产率高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。电解加工能以简

单的直线进给运动一次加工出复杂的型腔、型面和型孔，而且加工速度可以和电流密度成比例地增加。据统计，电解加工的生产率约为电火花加工的５至10

倍，在某些情下，甚至可以超过机械切削加工。

3.加工质量好。可获得一定的加工精度和较低的表面粗糙度。加工精度(mm)：型面和型腔为±0.05～0.20；型孔和套料为±0.03～0.05。表面粗糙度(μm):对于一般中、高碳钢和合金钢，可稳定地达到Ra1.6～0.4，有些合金钢可达到Ra0.1[1]。

4.可用于加工薄壁和易变形零件。电解加工过程中工具和工件不接触，不存在机械切

削力，不产生残余应力和变形，没有飞边毛刺。

5.工具阴极无损耗。在电解加工过程中工具阴极上仅仅析出氢气，而不发生溶解反应，

所以没有损耗。只有在产生火花、短路等异常现象时才会导致阴极损伤。但是，事物总是一分为二的。

4 展望

近阶段，电解加工的研究重点及应用领域会主要集中在以下几个方向：

⑴微秒级脉冲电解加工工艺规律及扩大应用的研究。

脉冲参数（脉冲宽度及占空比）对加工效果的影响；流场的影响，冲液加工的可行性及相应的参数选择；在不同领域的应用及相应的参数选择。

⑵微秒级脉冲电源的进一步研发。

脉冲电源的工程化完善；脉冲参数在较大范围内可调，脉冲宽度更小、功率更大的脉冲电源的研制。

⑶电化学微细加工的研究

电化学加工技术具有优良的加工机理，具有在微精甚至在纳米加工领域进一步研

究探索的空间，但必须在自身工艺规律认识和完善的基础上不断创新，才能在微精加工及MEMS制造领域有所作为。

⑷数控电解加工工艺的完善、设备的改进、以及稳定工程应用的研究。

在航空、航天发动机整体构件、如整体叶盘、整体涡轮、整体机匣的加工中，作为数控铣削、精密铸造方法的必要补充，数控电解显示了极大的优越性[20]。应进行相关工艺及设备的研究，力求将数控电解在发动机研制和生产中得到稳定应用。

⑸电解加工机床（包括其控制系统）及电解液系统性能的进一步改善。

精密加工、微细加工等新技术对电解加工设备提出了更高的要求，如：机床的高定位精度及低速进给的稳定性、电解液系统的高清洁度及参数的稳定等，这些都需要引起足够重视。

【摘要】：

摘要：制造技术是使原材料变成产品的技术的总称，是国名经济得以发展，也是制造业本身赖以生存的关键基础技术。机械制造是各种机械、机床、工具、仪器、仪表制造过程的总称。机械制造技术是研究这些机械产品的加工原理、工艺过程和方法以及相应设备的一门工程技术。

随着现代科学技术的进步，特别是微电子技术和计算机技术的发展，机械制造这个传统工业焕发了新的活力，增加了新的内涵，使机械制造业无论在加工自动化方面，还是在生产组织、制造精度、制造工艺方法方面都发生了令人瞩目的变化。

【关键词】：

特种加工;电解磨削;

【参考文献】：

【1】袁圉定.朱洪海．机械制造技术基础[M]．南京：东南大学出版社. 【2】朱晓春.先进制造技术[M]．北京：机械工业出版社，2004．【3】范孝良.机械制造技术基础.北京：电子工业出版社.