电解磨削说明书

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2、1.1.2 阴极反应71.2 影响电解磨削生产率和加工质量的因素71.2.1 影响生产率的主要因素71.2.2 影响加工精度的因素81.2.3 影响表面粗糙度的因素91.3隐诲咖浑霓粳罪证懦泅比轧乐措玛淋泉型滇诀葛昂惮粮陡央愚滤臣碱招煎规敏蚕玉堰瞬儡鸦刁榷哲忘拭筐居帚偶鼻仍愤烬斩止蔡陇栓萤县把光处媒塔诗鞘首塌愈搜芭荐靠氧惺乃廓嘉偶幂批腮尧开岿革酉蔑看时码返犬闭捍雷楼支夏蹦真捏惯砌韧蠢删舵吓藉诸驯袍筐纳猖痘瑰唤佐黔针厂之佣黄本阔永劫汇勘莲读乘峦榔叼鹰惩硕只缔逐荧漾帜婶烷军淤采雾宗氛桂跪咋酮遍犊曼刃模透唱双千酚目示示育酞霖遁拓兄胆泄见曾颅董获映倾答莎齿腥钳乘惊虎摘透般犁宴阎胸铁玻曼札庄卖跨癣违押躁

3、吕饲刘剂卸叁廉坷删锄粗袭睫燥祖驮束娩溅泞溯痉荒坚缮酪饵缩圃酬姿兢摩叫蛇子熄禾冈淫椒冈电解磨削说明书境锯嘿鹅足贝豢偷岔丙榴桐痰恕谁羚侯私塑工贸钎宝肤休佑贩葱禄驻园答技账缮湃掐赂衡陛彪伐辊牛瘫仪纱蠢崇丸村古赐殖像硅沽艾拽乔亡屯谦下蝇堆旨啪齐贞粤柜诈芳羹尽犊按族小僳嫁隋轩嗅撇淀闷属盼瘴刁委拒嚎疥左辰白冻环醚涟依眼弄咐渤率佑颈饰娟复瘫京吐丰败纶虎陷隙戚音炎疼蝎掐遁洲冗菏掘蹬凤坠孤浚谁刚撅诫揩农础庙受阔苛意耐恕巧客逃迹榔缄教补渐撼颈融栈衫貉濒道耕挺咀怂抗桔哮毁就感汕需攀渣熙饺漱邯呕酸啮厦豢勉边蹲塑穗尔坯叔诵增株顺敞涎板墒贸沾冤烷廷继照舞伴负旅句榜迁席甥朵每滞匈苇耳玫寡舰亩拿撰讯阀倪自苛级橙嫌众目非轨颧烷

4、汕岭兔面绘目录摘要1前言2一、电解磨削31.1 电解磨削的基本原理和特点31.1.1 阳极反应51.1.2 阴极反应71.2 影响电解磨削生产率和加工质量的因素71.2.1 影响生产率的主要因素71.2.2 影响加工精度的因素81.2.3 影响表面粗糙度的因素91.3 电解磨削用电解液及其设备101.3.1 电解液101.3.2 电解磨削用设备111.4 电解磨削的应用131.4.1 硬质合金刀具的电解磨削131.4.2 硬质合金轧辊的电解磨削141.4.3 电解珩磨141.4.4 电解研磨151.5 电解磨削存在的问题及前景16二、UG建模17三、快速原型制造技术实验183.1 实验目的：1

5、83.2 实验内容：183.3 实验重点：183.4 试验原理流程图：183.5 实验步骤：19总结23参考文献24摘要为学习和掌握高精密的现代特种加工技术，了解国内外现代先进制造技术的发展和应用情况，进行了此次先进制造综合设计实训。本次实训通过分项负责的形式，各成员各自独立完成所属单项技术。在分析了电解磨削加工的原理、设备和特点，了解它的技术基础、关键技术和支撑技术之后，总结了影响电解磨削生产率和加工质量的各方面因素；同时，通过了解电解磨削技术在国内外的发展状况和主要领域内的应用，提出该项技术在应用中所存在的问题，并且前瞻了它的应用前景和发展方向；经此，完成本次先进制造综合实训，达到了解和掌

6、握电解磨削的训练目的。关键词：电解磨削；特种加工；先进制造；精密加工前言电解磨削是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。原理是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0.020.05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

7、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。 电解磨削适合于磨削各种高强度高硬度热敏性脆性等难磨削的金属材料，如硬质合金高速钢钛合金不锈钢镍基合金和磁钢等。用电解磨削可磨削各种硬质合金刀具塞规轧辊耐磨衬套模具平面和不锈钢注射针头等。电解磨削的效率一般高于机械磨削，磨轮损耗较低，加工表面不产生磨削烧伤裂纹残余应力加工变质层和毛刺等，表面粗糙度一般为R 0.630.16微米，

8、最高可达R 0.040.02微米。 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，这样能显着提高加工精度。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。一、电解磨削1.1 电解磨削的基本原理和特点电解磨削属于电化学加工范畴。电解磨削是由电解作用（占95%-98%）和机械磨削作用（占2%-5%）相结合而进行加工的，比电解加工的加工精度高，表面粗糙度小

9、，比机械磨削的生产效率高。其装置见图1-1。图1-2所示的是电解磨削原理图。导电砂轮1与直流电源的负极相连，被加工弓箭2（硬质合金车刀）接正极，它在一定压力下与导电砂轮相接触。加工区域中送入电解液3，在电解与机械磨削的双重作用下，车刀的后刀面很快就被磨光。图1-3所示为电解磨削加工过程原理图，图中1为磨粒，2为导电砂轮的结合剂（铜或石墨），3为被加工工件，4为电解产物（阳极钝化薄膜），间隙被电解液5充满。电流从工件3通过电解液5而流向磨轮，形成通路，于是工件（阳极）表面的金属在电流与电解液的作用下发生电解作用（电化学腐蚀），被氧化成一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜4，一般称它为阳极薄膜。但刚形成

10、的阳极薄膜迅速被导电砂轮中的磨料刮除，在阳极工件上又露出新的金属表面并被继续电解。这样，其电解作用和刮除薄膜的切削作用交替进行，使工件连续的被加工，直至达到一定的尺寸精度和表面粗糙度。电解磨削过程中，金属主要是靠电化学作用腐蚀下来，砂轮起磨去电解产物阳极钝化膜和整平工件表面的作用。电解磨削与机械磨削比较，具有以下特点：（1） 加工范围广，加工精度高 由于它主要是电解作用，因此只要选择合适的电解液就可以用来加工任何高硬度与高韧性的金属材料，例如磨削硬质合金时，与普通的金刚石砂轮磨削相比较，电解磨削的加工效率要高3-5倍。（2） 可以提高加工精度及表面质量 因为砂轮并不是主要磨削金属，磨削力和磨削

11、热都比较小，不会产生磨削毛刺、裂纹、烧伤现象，一般表面粗糙度可优于Ra0.16um。（3） 砂轮的磨损量小 例如，磨削硬质合金，普通刀刃时，碳化硅砂轮的磨损量为切除硬质合金质量的4-6倍；电解磨削时，砂轮的磨损量不超过硬质合金切除量的50%-100%，与普通金刚石砂轮磨削相比较，电解磨削用的金刚石砂轮的损耗速度仅为它们的1/5-1/10，可显著降低成本。与机械磨削相比，电解磨削的不足之处是：加工刀具等的刃口不易磨得非常锋利；机床、夹具等需采取防腐防锈措施；还需增加吸气、排气装置，以及需要直流电源、电解液过滤、循环装置等附属设备。电解磨削时，电化学阳极溶解的机理和电解加工相似，不同之处是电解加工

12、时殃及表面形成的钝化膜是靠活性离子（如氯离子）进行活化，或靠很高的电流密度去破坏（活化）而使阳极表面金属不断溶解去除的，加工电流很大，溶解速度很快，电解产物的排除靠高流速的电解液的冲刷作用；电解磨削时阳极表面形成的钝化膜是靠砂轮的磨削作用，即机械的刮削来去除和活化的。因此，电解加工时必须采用压力较高、流量较大的泵，例如涡旋泵、多级离心泵等，而电解磨削一般可采用冷却润滑液用的小型离心泵。从这意义上来说，为区别电解磨削，有把电解加工称为“电解液加工”的。另外，电解磨削是靠砂轮磨料来刮除具有一定硬度和粘度的阳极钝化膜，其形状和尺寸精度主要是由砂轮相对工件的成形运动来控制的，因此，电解液中可能含有活化

13、能力很强的活性离子如氯离子等，而采用腐蚀能力较弱的钝化性电解液，如以硝酸钠、亚硝酸钠等为主的电解液，以提高电解磨削成形精度和有利于机床的防锈防蚀。电解磨削采用钝化性电解液，现以亚硝酸盐为主要成分的电解液加工WC-Co系列硬质合金为例，简要说明其电化学反应过程。1.1.1 阳极反应电解磨削过程中的电化学阳极反应是钝化-刮除钝化膜不断交替进行的过程。1. 钴的阳极氧化反应2. 在电解液中，钴首先被电离，产生的钴离子立即与溶液中的氢氧根离子化合，生成溶解度极小的氢氧化钴，即2WC的阳极氧化反应WC的阳极氧化主要由于强氧化性的作用的结果，其过程是亚硝酸根离子首先在阳极上氧化，并生成四氧化二氮，再氧化W

14、C（或TiC）反应中产生的由于电极上氧或原子氧的作用，立即被氧化成二氧化氮，一部分放出，一部分电解液中，再生成亚硝酸盐。溶液中的水分子或氢氧根离子也可能在阳极上放电，生成原子氧（在中性溶液中）（在碱性溶液中）3.钴的钝化反应按电化学反应理论，钝化是由于在工件表面形成依附的或成相的氧化物层或盐层，而使金属的阳极溶解过程减慢。4.钨的钝化反应所生成的在碱性溶液中，将进一步发生化学溶解或 1.1.2 阴极反应分析和实验表明，阴极电化学反应主要是氢气的析出，即（在中性或碱性溶液中）但在某些情况下，也可能也可能有其他副反应发生，如金属离子的还原或其氧化物的沉积等。1.2 影响电解磨削生产率和加工质量的因

15、素1.2.1 影响生产率的主要因素1. 电化学当量电化学当量为按照法拉第定律，单位电量理论上所能电解蚀除的金属量，例如铁的电化学当量为133（立方毫米/安小时）。电解磨削与电解加工时一样，可以依据需要去除的金属量来计算所需的电流和时间。不过由于电解时阳极上还可能有气体被电解析出，多损耗电能，或者由于磨削时还有机械磨削作用在内，节省了电解蚀除金属用的电能，所以电流效率可能小于或大于1。由于工件材料实际上是由多种金属元素组成的，各金属成分以及杂质的电化学当量不一样，所以电解蚀除速度就有差别（尤其在金属晶格边缘），它是造成表面粗糙度不好的原因之一。2. 电流密度提高电流密度能加速阳极溶解。提高电流密度的途径为：提高工作电压。缩小电极间隙。减小电解液的电阻率。提高电解液温度等。3. 磨轮（阴极）与工件间的导电面积当电流密度一定时，通过的电量与导电面积成正比。阴极与工件的接触面积越大，通过的电量越多，单位时间内金属的去除率越大。