特種加工(第二講)

1、精密與特種加工精密與特種加工主講：主講：周哲波周哲波教授教授2-1 概 述 一、特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展一、特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展 1. 尖端科學(xué)技術(shù)尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向的發(fā)展方向 高精度高精度 高速度高速度 高溫高溫 高壓高壓 大功率及大功率及 小型化。小型化。 2 .對(duì)對(duì)機(jī)械制造機(jī)械制造部門提出的部門提出的新要求新要求： （1）解決各種）解決各種難切削材料難切削材料的加工問題；的加工問題； （2）解決各種）解決各種特殊復(fù)雜表面特殊復(fù)雜表面的加工問題；的加工問題； （3）解決各種）解決各種超超精、光整或具有特殊要求精、光整或具有特殊要求的零。的零。件的加工問題件的加工問題 3 . 切削加工的切削

2、加工的本質(zhì)和特點(diǎn)本質(zhì)和特點(diǎn)： （1）靠刀具材料比工件更）靠刀具材料比工件更硬硬； （2）靠）靠機(jī)械能機(jī)械能把工件上多余的材料把工件上多余的材料切除切除。 4 .特種加工的特種加工的產(chǎn)生、發(fā)展產(chǎn)生、發(fā)展的前提條件的前提條件 要解決機(jī)械制造部門面臨的一系列工藝問題，要解決機(jī)械制造部門面臨的一系列工藝問題，僅僅依靠僅僅依靠傳統(tǒng)的切削加工傳統(tǒng)的切削加工方法很方法很難實(shí)現(xiàn)難實(shí)現(xiàn)，甚至根，甚至根本本無法實(shí)現(xiàn)無法實(shí)現(xiàn)，人們相繼探索研究新的加工方法，人們相繼探索研究新的加工方法，特種加工因此而產(chǎn)生。特種加工因此而產(chǎn)生。 5.特種加工的特點(diǎn)特種加工的特點(diǎn) （1）不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用）不是主要依靠機(jī)械能

3、，而是主要用其他其他能量能量去除金屬材料；去除金屬材料； （2）工具）工具硬度硬度可以可以低于低于被加工材料的被加工材料的硬度硬度，即能做到即能做到“以柔克剛以柔克剛”； （3）加工過程中工具和工件之間）加工過程中工具和工件之間不存不存在顯著在顯著的的機(jī)械切削力機(jī)械切削力。6.6.特種加工與傳統(tǒng)切削加工的不同點(diǎn)特種加工與傳統(tǒng)切削加工的不同點(diǎn) （1）主要依靠）主要依靠機(jī)械能以外機(jī)械能以外的能量的能量(如如電、化學(xué)、電、化學(xué)、光、聲、熱光、聲、熱等等)去除材料；多數(shù)屬于去除材料；多數(shù)屬于“熔溶加工熔溶加工”的范疇。的范疇。 （2）工具硬度可以）工具硬度可以低于低于被加工材料的硬度，即被加工材料的硬

4、度，即能做到能做到“以柔克剛以柔克剛”； （3）加工過程中工具和工件之間不存在顯著的）加工過程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)機(jī)械切削力械切削力； （4）主運(yùn)動(dòng)速度主運(yùn)動(dòng)速度一般都較低；理論上，某些方一般都較低；理論上，某些方法可能成為法可能成為“納米加工納米加工”的重要手段；的重要手段； （5）加工后的表面邊緣）加工后的表面邊緣無毛刺無毛刺殘留。殘留。微觀微觀形貌形貌“圓滑圓滑”。 7.我國特種加工技術(shù)的發(fā)展歷程我國特種加工技術(shù)的發(fā)展歷程 （1）20世紀(jì)世紀(jì)50年代中期，電火花年代中期，電火花穿孔穿孔機(jī)床、電機(jī)床、電火花火花表面強(qiáng)化表面強(qiáng)化機(jī)研制成功；機(jī)研制成功； （2） 20世紀(jì)世紀(jì)50年代

5、末，營口電火花機(jī)床廠開始年代末，營口電火花機(jī)床廠開始成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)電火花強(qiáng)化電火花強(qiáng)化機(jī)、電火花機(jī)床；機(jī)、電火花機(jī)床； （3）1979年我國成立了全國性的年我國成立了全國性的電加工學(xué)會(huì)電加工學(xué)會(huì)； （4）1981年我國高校間成立了年我國高校間成立了特種加工特種加工教學(xué)研教學(xué)研 究會(huì)；究會(huì)； （5）1997年年批量批量生產(chǎn)。生產(chǎn)。特特 種種 加加 工方法工方法能量來源及形式能量來源及形式作用原理作用原理英文縮寫英文縮寫電火花電火花 加工加工電火花成型加工電火花成型加工電能、熱能電能、熱能熔化氣化熔化氣化EDM電火花線切割加工電火花線切割加工電能、熱能電能、熱能熔化氣化熔化氣化WEDM電化學(xué)電化

6、學(xué) 加工加工 電解加工電解加工電化學(xué)電化學(xué)金屬離子陽極溶解金屬離子陽極溶解ECM（ELM）電解磨削電解磨削電化學(xué)、機(jī)械能電化學(xué)、機(jī)械能陽極溶解、磨削陽極溶解、磨削EGM（ECG）電解研磨電解研磨電化學(xué)、機(jī)械能電化學(xué)、機(jī)械能陽極溶解、研磨陽極溶解、研磨ECH電鑄電鑄電化學(xué)能電化學(xué)能金屬離子陰極沉淀金屬離子陰極沉淀EFM涂鍍涂鍍電化學(xué)能電化學(xué)能金屬離子陰極沉淀金屬離子陰極沉淀EPM 二、特種加工的分類二、特種加工的分類特特 種種 加加 工方法工方法能量來源及形式能量來源及形式作用原理作用原理英文縮寫英文縮寫 激光加工激光加工激光切割、打孔激光切割、打孔光能、熱能光能、熱能熔化、氣化熔化、氣化LBM

7、激光打標(biāo)記激光打標(biāo)記光能、熱能光能、熱能熔化、氣化熔化、氣化LBM激光處理表面改性激光處理表面改性光能、熱能光能、熱能熔化、相變?nèi)刍?、相變LBT 電子束加工電子束加工 切割、打孔、焊接切割、打孔、焊接電能、熱能電能、熱能熔化、氣化熔化、氣化EBM 離子束加工離子束加工 蝕刻、注入、鍍覆蝕刻、注入、鍍覆電能、動(dòng)能電能、動(dòng)能原子撞擊原子撞擊IBM 等離子弧加工等離子弧加工切割、噴鍍切割、噴鍍電能、熱能電能、熱能熔化、氣化（涂覆）熔化、氣化（涂覆）PAM 特種加工的分類特種加工的分類 續(xù)表一續(xù)表一特特 種種 加加 工方法工方法能量來源及形式能量來源及形式作用原理作用原理英文縮寫英文縮寫超聲加工超聲加

8、工 切割、打孔、雕刻切割、打孔、雕刻聲能、機(jī)械能聲能、機(jī)械能磨料高頻撞擊磨料高頻撞擊USM化學(xué)加工化學(xué)加工化學(xué)銑削化學(xué)銑削化學(xué)能化學(xué)能腐蝕腐蝕CHM化學(xué)拋光化學(xué)拋光化學(xué)能化學(xué)能腐蝕腐蝕CHP光刻光刻光、化學(xué)能光、化學(xué)能光、化學(xué)腐蝕光、化學(xué)腐蝕PCM快速成形快速成形液相固化法液相固化法光、化學(xué)能光、化學(xué)能增材法加工增材法加工SL粉末燒結(jié)法粉末燒結(jié)法SLS紙片疊層法紙片疊層法光、光、機(jī)械能機(jī)械能電、熱、電、熱、機(jī)械能機(jī)械能LOM熔絲堆積法熔絲堆積法FDM加工方法加工方法 可加工的可加工的材料材料 工具損耗率工具損耗率 ( () )金屬去除率金屬去除率/mm3min-1 尺寸精度尺寸精度/mm 表面

9、粗糙表面粗糙度度R Ra/a/m m主要適用主要適用范圍范圍最低平均最低平均 最低平均最低平均 最低平均最低平均 最低平最低平均均 電火花加工電火花加工 任何任何導(dǎo)電導(dǎo)電的金屬材，的金屬材，如硬質(zhì)合如硬質(zhì)合金、耐熱金、耐熱鋼、不銹鋼、不銹鋼、淬火鋼、淬火鋼等鋼等 150 303000 0.050.005 100.16 各種沖、各種沖、壓、鍛模壓、鍛模及三維成及三維成型曲面的型曲面的加工加工 電火花線切電火花線切割割 極小極小(可補(bǔ)可補(bǔ)償償) 520 0.020.005 50.63 各種沖模各種沖模及二維曲及二維曲面的成型面的成型截割截割 常用特種加工方法常用特種加工方法 的綜合比較的綜合比較(

10、1)加工方法加工方法 可加工的可加工的材料材料 工具損耗率工具損耗率 ( () )金屬去除率金屬去除率/mm3min-1 尺寸精度尺寸精度/mm 表面粗糙度表面粗糙度R Ra/a/m m主要適用主要適用范圍范圍最低平均最低平均 最低平均最低平均 最低平最低平均均 最低平均最低平均 電解加工電解加工任何任何導(dǎo)電導(dǎo)電的金屬材，的金屬材，如硬質(zhì)合如硬質(zhì)合金、耐熱金、耐熱鋼、不銹鋼、不銹鋼、淬火鋼、淬火鋼等鋼等 不損耗不損耗10010000 0.10.01 1.250.16 從細(xì)小零從細(xì)小零件到件到1t超大超大型工件型工件電解磨削電解磨削1/5011000.020.001 1.250.04硬質(zhì)合金硬質(zhì)

11、合金等難加工等難加工材料的磨材料的磨削削 常用特種加工方法常用特種加工方法 的綜合比較的綜合比較(2)加工方法加工方法 可加工的可加工的材料材料 工具損耗率工具損耗率 ( () )金屬去除金屬去除率率/mm3min-1 尺寸精度尺寸精度/mm 表面粗糙表面粗糙度度R Ra/a/m m主要適用主要適用范圍范圍最低平均最低平均 最低平最低平均均 最低平最低平均均 最低平最低平均均 超聲加工超聲加工任何任何脆性脆性材料材料0.1/10150 0.030.005 0.630.16 從細(xì)小零從細(xì)小零件到件到1t超大超大型工件型工件激光加工激光加工任何任何材料材料不損耗不損耗瞬時(shí)去除瞬時(shí)去除率很高率很高,

12、平平均去除率均去除率不高不高0.010.001 101.25精密加工精密加工小孔、窄小孔、窄縫及成形縫及成形切割、刻切割、刻蝕蝕 常用特種加工方法常用特種加工方法 的綜合比較的綜合比較(3)加工方法加工方法 可加工可加工的材料的材料 工具損耗率工具損耗率 ( () )金屬去除率金屬去除率/mm3min-1 尺寸精度尺寸精度/mm 表面粗表面粗糙度糙度R Ra/a/m m主要適用范圍主要適用范圍最低平均最低平均 最低平均最低平均 最低平均最低平均 最低最低平均平均 電子束加工電子束加工任何任何材材料料不損耗不損耗瞬時(shí)去除率瞬時(shí)去除率很高很高,平均平均去除率不高去除率不高0.030.005 0.6

13、30.16 在各種難加工材在各種難加工材料上打微孔、切料上打微孔、切縫、蝕刻、暴光、縫、蝕刻、暴光、焊接焊接離子束加工離子束加工很低很低/0.01微米微米 /0.01對(duì)零件表面進(jìn)行對(duì)零件表面進(jìn)行超精密、超微量超精密、超微量加工、拋光、蝕加工、拋光、蝕刻、攙雜、鍍覆刻、攙雜、鍍覆 常用特種加工方法常用特種加工方法 的綜合比較的綜合比較(4)加工方法加工方法 可加工的可加工的材料材料 工具損耗工具損耗率率 ( () )金屬去除金屬去除/mm3min-1 尺寸精度尺寸精度/mm 表面粗糙表面粗糙度度R Ra/a/m m主要適用范圍主要適用范圍最低平最低平均均 最低平最低平均均 最低平最低平均均 最低

14、平最低平均均 水射流切割水射流切割鋼鐵、石鋼鐵、石材材不損耗不損耗3000.20.1 205 在各種難加工材在各種難加工材料上打微孔、切料上打微孔、切縫、蝕刻、暴光、縫、蝕刻、暴光、焊接焊接快速成形快速成形 增材加工增材加工 ,無可比性無可比性0.3/0.1 10/5對(duì)零件表面進(jìn)行對(duì)零件表面進(jìn)行超精密、超微量超精密、超微量加工、拋光、蝕加工、拋光、蝕刻、攙雜、鍍覆刻、攙雜、鍍覆 常用特種加工方法常用特種加工方法 的綜合比較的綜合比較(6) 三、特種加工對(duì)機(jī)械制造工藝技術(shù)產(chǎn)生的影響特種加工對(duì)機(jī)械制造工藝技術(shù)產(chǎn)生的影響 1.提高了材料的可加工性提高了材料的可加工性 材料的材料的可加工性可加工性不在

15、與不在與硬度、強(qiáng)度、韌性、脆硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性性等直接相關(guān)，對(duì)等直接相關(guān)，對(duì)電火花、線切割電火花、線切割加工而言，加工而言，淬淬火火鋼比鋼比未淬火未淬火鋼更易加工。特種加工方法使材料鋼更易加工。特種加工方法使材料的可加工范圍從的可加工范圍從普通材料普通材料發(fā)展到發(fā)展到硬質(zhì)合金、超硬硬質(zhì)合金、超硬材料和特殊材料材料和特殊材料。 2.改變了零件的改變了零件的典型工藝路線典型工藝路線 以前的典型工藝路線是以前的典型工藝路線是先加工后淬火先加工后淬火，特種加，特種加工的工藝路線是工的工藝路線是先淬火后加工先淬火后加工。 3.改變了試制新產(chǎn)品的模式改變了試制新產(chǎn)品的模式 特種加工可以直接加工出各種特

16、種加工可以直接加工出各種標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)件，件，各種各種特殊、復(fù)雜的二次曲面體特殊、復(fù)雜的二次曲面體零件，省去設(shè)計(jì)制造零件，省去設(shè)計(jì)制造相應(yīng)相應(yīng)刀具、夾具、量具、模具、工裝刀具、夾具、量具、模具、工裝，大大縮短了，大大縮短了試制周期。試制周期。 快速成型技術(shù)，成為試制新產(chǎn)品的必要也是重快速成型技術(shù)，成為試制新產(chǎn)品的必要也是重要手段。要手段。 4.特種加工對(duì)產(chǎn)品零件的特種加工對(duì)產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很大的影帶來很大的影響響 各種各種復(fù)雜沖模復(fù)雜沖模過去采用過去采用拼鑲拼鑲結(jié)構(gòu)，有了特種結(jié)構(gòu)，有了特種加工可設(shè)計(jì)成成加工可設(shè)計(jì)成成整體整體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 花鍵的齒根加工，用拉削方法時(shí)，刀齒只

17、能花鍵的齒根加工，用拉削方法時(shí)，刀齒只能是清棱清角的齒根，電解加工時(shí)，非采用是清棱清角的齒根，電解加工時(shí)，非采用小圓小圓角角的齒根不可。的齒根不可。 5.重新衡量重新衡量傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性的好壞傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性的好壞 過去認(rèn)為工藝性很壞的過去認(rèn)為工藝性很壞的小孔、窄縫小孔、窄縫等，因?yàn)榈?，因?yàn)橛辛颂胤N加工方法，現(xiàn)代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中可以大量有了特種加工方法，現(xiàn)代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中可以大量采用。采用。 6.特種加工已經(jīng)成為特種加工已經(jīng)成為微細(xì)加工和納米加工微細(xì)加工和納米加工的主的主要手段要手段 2-2 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)2.1 2.1 電化學(xué)加工的原理與特點(diǎn)電化學(xué)加工的原理與特點(diǎn)1. 1. 電化學(xué)加工的

18、原理電化學(xué)加工的原理如圖如圖2-1所示為電化學(xué)加工的原理。所示為電化學(xué)加工的原理。兩片金屬銅兩片金屬銅(Cu)板板浸在浸在導(dǎo)電溶液，例如氯化銅導(dǎo)電溶液，例如氯化銅(CuCl2)的水溶液中，此時(shí)水的水溶液中，此時(shí)水(H2O)離解離解為為氫氧根負(fù)離子氫氧根負(fù)離子OH和氫正離子和氫正離子H+，CuCl2離解為兩個(gè)離解為兩個(gè)氯負(fù)氯負(fù)離子離子2Cl和二價(jià)銅正離子和二價(jià)銅正離子Cu2+。當(dāng)兩個(gè)銅片。當(dāng)兩個(gè)銅片接上直流電形成接上直流電形成導(dǎo)電通路導(dǎo)電通路時(shí)，導(dǎo)線和溶液中均有電流流過，在金屬片時(shí)，導(dǎo)線和溶液中均有電流流過，在金屬片(電極電極)和和溶液的界面上就會(huì)有溶液的界面上就會(huì)有交換電子交換電子的反應(yīng)，即的

19、反應(yīng)，即電化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)。溶液中。溶液中的的離子離子將作將作定向移動(dòng)定向移動(dòng)，Cu2+正離子移向陰極正離子移向陰極，在，在陰極上得到陰極上得到電子而進(jìn)行還原反應(yīng)電子而進(jìn)行還原反應(yīng)，沉積出銅沉積出銅。 ieei211陽極；2陰極OHClHCu2在在陽極陽極表面表面Cu原子失掉原子失掉電子電子而成為而成為Cu2+正正離子離子進(jìn)入溶液。溶液中進(jìn)入溶液。溶液中正、負(fù)離子的定向移動(dòng)正、負(fù)離子的定向移動(dòng)稱為稱為電荷遷移電荷遷移。在。在陽、陰電極陽、陰電極表面發(fā)生表面發(fā)生得失電得失電子子的化學(xué)反應(yīng)稱為的化學(xué)反應(yīng)稱為電化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)。這種利用。這種利用電化電化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)原理原理對(duì)金屬進(jìn)行加工對(duì)金屬進(jìn)

20、行加工(如圖所示的中如圖所示的中陽陽極極上為上為電解蝕除電解蝕除，陰極陰極上為上為電鍍沉積電鍍沉積，常用以，常用以提煉純銅提煉純銅)的方法即的方法即電化學(xué)加工電化學(xué)加工。圖圖2-1 電解電解(電鍍電鍍)液中的電化學(xué)反應(yīng)液中的電化學(xué)反應(yīng)ieei211陽極；2陰極OHClHCu2 以以電化學(xué)陽極溶解電化學(xué)陽極溶解的方式來實(shí)現(xiàn)的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行加工對(duì)工件進(jìn)行加工的。的。加工時(shí)加工時(shí)工件接正極工件接正極，工具接負(fù)極工具接負(fù)極。工件工件相應(yīng)的部分產(chǎn)相應(yīng)的部分產(chǎn)生生陽極溶解陽極溶解，工具陰極不斷地向陽極工件進(jìn)給工具陰極不斷地向陽極工件進(jìn)給，工具，工具的的形狀形狀就相應(yīng)地就相應(yīng)地“復(fù)制復(fù)制”在工件上，從

21、而達(dá)到加工的在工件上，從而達(dá)到加工的目的。目的。2.2.電化學(xué)加工的特點(diǎn)電化學(xué)加工的特點(diǎn)1 1）應(yīng)用范圍廣：）應(yīng)用范圍廣：導(dǎo)電導(dǎo)電的材料均可加，的材料均可加，不受材料不受材料的性能的的性能的限制；限制；2 2）加工的質(zhì)量高：）加工的質(zhì)量高：無無機(jī)械機(jī)械切削力切削力，工件表面無，工件表面無殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)力、飛邊、毛刺和棱角飛邊、毛刺和棱角；3 3）一次完成加工，加工的）一次完成加工，加工的面積大面積大，效率高效率高；4 4）對(duì)環(huán)境有一定的）對(duì)環(huán)境有一定的污染污染。3. 3. 電化學(xué)加工的分類電化學(xué)加工的分類電化學(xué)加工有電化學(xué)加工有三種三種不同的類型。不同的類型。 1）利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的）利

22、用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陽極溶解來進(jìn)行加工陽極溶解來進(jìn)行加工，主要，主要有有電解加工和電化學(xué)拋光電解加工和電化學(xué)拋光等；等； 2）利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的）利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陰極沉積來進(jìn)行加工陰極沉積來進(jìn)行加工，主要，主要有有電鍍、電鑄電鍍、電鑄等；等； 3）利用）利用電化學(xué)加工與其他加工方法相結(jié)合電化學(xué)加工與其他加工方法相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合的電化學(xué)復(fù)合加工工藝進(jìn)行加工，目前主要有加工工藝進(jìn)行加工，目前主要有電解磨削、電化學(xué)陽極電解磨削、電化學(xué)陽極機(jī)械加工機(jī)械加工(其中還含有電火花放電作用其中還含有電火花放電作用)。 電化學(xué)加工的類別如表電化學(xué)加工的類別如表2-1所示。所示。表表2-1 電化學(xué)加工

23、分類電化學(xué)加工分類3. 3. 電化學(xué)加工的適用范圍電化學(xué)加工的適用范圍電化學(xué)加工的適用范圍，因電化學(xué)加工的適用范圍，因電解和電鍍電解和電鍍兩大類工藝的兩大類工藝的不同而不同。不同而不同。電解加工電解加工可以加工可以加工復(fù)雜成型模具和零件復(fù)雜成型模具和零件，例如汽車、，例如汽車、拖拉機(jī)連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的拖拉機(jī)連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的扭曲葉扭曲葉片片，汽輪機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的扭曲葉片，炮筒內(nèi)管的螺旋，汽輪機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的扭曲葉片，炮筒內(nèi)管的螺旋“膛膛線線”(來復(fù)線來復(fù)線)，齒輪、液壓件內(nèi)孔的電解去毛刺及擴(kuò)孔、，齒輪、液壓件內(nèi)孔的電解去毛刺及擴(kuò)孔、拋光等。拋光等。電鍍、電鑄

24、電鍍、電鑄可以可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面。的表面。2. 2 2. 2 電解加工電解加工1 1電解加工的原理及特點(diǎn)電解加工的原理及特點(diǎn)1) 基本原理基本原理利用金屬在電解液中的利用金屬在電解液中的“電化學(xué)陽極溶解電化學(xué)陽極溶解”來將工件成來將工件成型的。如圖型的。如圖2-2所示，在所示，在工件工件(陽極陽極)與工具與工具(陰極陰極)之間接上之間接上直直流電源流電源，使，使工具陰極與工件陽極工具陰極與工件陽極間保持間保持較小的加工間隙較小的加工間隙(0.10.8 mm)，間隙中通過，間隙中通過高速流動(dòng)的電解液高速流動(dòng)的電解液。這時(shí)，。這時(shí)，工件工件陽極開始溶解陽極開始溶解。開始時(shí)，兩極

25、之間的間隙大小不等，。開始時(shí)，兩極之間的間隙大小不等，間隙小間隙小處電流密度大，陽極金屬去除處電流密度大，陽極金屬去除速度快速度快；而；而間隙大間隙大處電流密度處電流密度小，去除小，去除速度慢速度慢。12345VA1直流電源；2工具電極；3工件陽極；4電解液泵；5電解液隨著工件表面金屬材料的不斷溶解，工具陰極隨著工件表面金屬材料的不斷溶解，工具陰極不斷不斷地地向工件向工件進(jìn)給進(jìn)給，溶解的，溶解的電解產(chǎn)物電解產(chǎn)物不斷地被不斷地被電解液沖走電解液沖走，工件，工件表面也就表面也就逐漸被加工成接近于工具電極的形狀逐漸被加工成接近于工具電極的形狀，如此下去，如此下去直至將直至將工具的形狀復(fù)制到工件上工具

26、的形狀復(fù)制到工件上。 圖圖2-2 電解加工原理圖電解加工原理圖12345VA1直流電源；2工具電極；3工件陽極；4電解液泵；5電解液2) 特點(diǎn)特點(diǎn)電解加工與其他加工方法相比較，它具有下列特點(diǎn)電解加工與其他加工方法相比較，它具有下列特點(diǎn):(1) 能加工能加工各種硬度和強(qiáng)度各種硬度和強(qiáng)度的材料。只要是的材料。只要是導(dǎo)體（金導(dǎo)體（金屬）屬），不管其硬度和強(qiáng)度多大，都可加工。，不管其硬度和強(qiáng)度多大，都可加工。(2) 生產(chǎn)率高，約為電火花加工的生產(chǎn)率高，約為電火花加工的510倍，在某些情倍，在某些情況下，比切削加工的生產(chǎn)率還高，且加工生產(chǎn)率況下，比切削加工的生產(chǎn)率還高，且加工生產(chǎn)率不直接受不直接受加工精

27、度和表面粗糙度加工精度和表面粗糙度的限制。的限制。(3) 表面質(zhì)量好，電解加工不產(chǎn)生表面質(zhì)量好，電解加工不產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變質(zhì)層殘余應(yīng)力和變質(zhì)層，又又沒有飛邊、刀痕和毛刺沒有飛邊、刀痕和毛刺。在正常情況下，表面粗糙度。在正常情況下，表面粗糙度Ra可達(dá)可達(dá)0.21.25 m。 (4) 電解加工設(shè)備簡單，用簡單的直線運(yùn)動(dòng)可加工復(fù)雜電解加工設(shè)備簡單，用簡單的直線運(yùn)動(dòng)可加工復(fù)雜的行腔。的行腔。 (5) 陰極工具在陰極工具在理論上不損耗理論上不損耗，基本上可長期使用。，基本上可長期使用。注：電解加工當(dāng)前存在的注：電解加工當(dāng)前存在的主要問題主要問題是：是： 1）加工精度難以嚴(yán)格控制加工精度難以嚴(yán)格控制，尺寸

28、精度尺寸精度一般只能達(dá)到一般只能達(dá)到0.150.30 mm。 2）電解液對(duì)設(shè)備）電解液對(duì)設(shè)備有腐蝕有腐蝕作用，電解液的處理也較困難。作用，電解液的處理也較困難。 3）加工復(fù)雜的形腔，工具制造成本高。）加工復(fù)雜的形腔，工具制造成本高。2. 2. 電解加工設(shè)備電解加工設(shè)備電解加工的基本設(shè)備包括電解加工的基本設(shè)備包括直流電源、機(jī)床及電解液直流電源、機(jī)床及電解液系統(tǒng)三系統(tǒng)三大部分。大部分。1) 直流電源直流電源電解加工常用的電解加工常用的直流電源直流電源為為硅整流電源和晶閘管整流電源硅整流電源和晶閘管整流電源，其主要特點(diǎn)及應(yīng)用見表其主要特點(diǎn)及應(yīng)用見表2-2。表表2-2 直流電源的特點(diǎn)及應(yīng)直流電源的特點(diǎn)

29、及應(yīng)用用2) 機(jī)床機(jī)床電解加工機(jī)床的任務(wù)是電解加工機(jī)床的任務(wù)是:安裝夾具、工件和陰極工具安裝夾具、工件和陰極工具，并實(shí)現(xiàn)其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，傳送電和電解液。并實(shí)現(xiàn)其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，傳送電和電解液。 對(duì)機(jī)床的要求：對(duì)機(jī)床的要求： （1）足夠的剛性：足夠的剛性：電解加工過程中雖電解加工過程中雖沒有機(jī)械切削沒有機(jī)械切削力力，但，但電解液電解液對(duì)機(jī)床對(duì)機(jī)床主軸和工作臺(tái)主軸和工作臺(tái)的作用力是很大的；的作用力是很大的； （2）進(jìn)給系統(tǒng)的）進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性：如果進(jìn)給速度不穩(wěn)定，陰：如果進(jìn)給速度不穩(wěn)定，陰極相對(duì)工件的各個(gè)截面的電解時(shí)間就不同，影響加工精度；極相對(duì)工件的各個(gè)截面的電解時(shí)間就不同，影響加工精度； （3）好

30、的）好的防腐措施和安全措施：防腐措施和安全措施：電解加工機(jī)床經(jīng)常電解加工機(jī)床經(jīng)常與具有與具有腐蝕性腐蝕性的工作液接觸。的工作液接觸。3) 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng) （1）要求：）要求： 導(dǎo)電率高、流動(dòng)性好導(dǎo)電率高、流動(dòng)性好：保證較低的加工的電壓獲得較大的：保證較低的加工的電壓獲得較大的加工電流，在較低的壓力下得到較高的流水，減少發(fā)熱；加工電流，在較低的壓力下得到較高的流水，減少發(fā)熱； 電離度、溶解度大電離度、溶解度大：陽離子具有負(fù)電極電位；：陽離子具有負(fù)電極電位； 性能穩(wěn)定、操作安全性能穩(wěn)定、操作安全：腐蝕輕、不易燃、不爆炸、環(huán)境污：腐蝕輕、不易燃、不爆炸、環(huán)境污染小及對(duì)操作者危害?。蝗拘〖皩?duì)操作

31、者危害小； 陽極的產(chǎn)物不溶性陽極的產(chǎn)物不溶性：便于處理、不會(huì)再陰極表面沉積；：便于處理、不會(huì)再陰極表面沉積； 價(jià)格低廉、適應(yīng)性強(qiáng)、使用壽命長。價(jià)格低廉、適應(yīng)性強(qiáng)、使用壽命長。（2）特性）特性 雜散腐蝕：衡量電解加工精度高低的指標(biāo)。雜散腐蝕：衡量電解加工精度高低的指標(biāo)。 在其他條件相同的情況下，保證嚴(yán)格按工具電極的在其他條件相同的情況下，保證嚴(yán)格按工具電極的形狀加工。形狀加工。雜散腐蝕小，成形精度高雜散腐蝕小，成形精度高。 電流效率：不同的電解液在陽極表面生成鈍化層厚電流效率：不同的電解液在陽極表面生成鈍化層厚度不同，陽極的溶解效率不同。度不同，陽極的溶解效率不同。不同的電解液電流效不同的電解液

32、電流效率不同率不同。 加工速度的非線性：加工速度的非線性：加工速度與電流密度加工速度與電流密度的關(guān)系曲的關(guān)系曲線。由于線。由于鈍化作用和電極間隙鈍化作用和電極間隙的影響。的影響。注：電解液的特性不同，使用性能不同，其判別的標(biāo)準(zhǔn)注：電解液的特性不同，使用性能不同，其判別的標(biāo)準(zhǔn)為為加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)成本加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)成本。（3）作用：）作用： 導(dǎo)電介質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)：導(dǎo)電介質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)：電解液不僅作為電解液不僅作為導(dǎo)電介質(zhì)導(dǎo)電介質(zhì)傳遞傳遞電流，而且在電流，而且在電場電場的作用下進(jìn)行的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)，使，使陽極溶解陽極溶解能順能順利而有效地進(jìn)行，這一點(diǎn)與電火花加工的工作液的作

33、用是不利而有效地進(jìn)行，這一點(diǎn)與電火花加工的工作液的作用是不同的。同的。 更新和冷卻：更新和冷卻：電解液也擔(dān)負(fù)著及時(shí)把加工間隙內(nèi)產(chǎn)生電解液也擔(dān)負(fù)著及時(shí)把加工間隙內(nèi)產(chǎn)生的的電解產(chǎn)物和熱量帶走電解產(chǎn)物和熱量帶走的任務(wù)。的任務(wù)。（4）電解液分類：）電解液分類：中性鹽溶液、酸性鹽溶液和堿性鹽中性鹽溶液、酸性鹽溶液和堿性鹽溶液。溶液。 注：注：中性鹽溶液中性鹽溶液的的腐蝕性較小腐蝕性較小，使用時(shí)較為安全，故應(yīng)，使用時(shí)較為安全，故應(yīng)用最廣。常用的電解液有用最廣。常用的電解液有NaCl、NaNO3、NaClO3 三種。三種。NaCl 電解液電解液 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：價(jià)廉易得價(jià)廉易得，使用，使用大多數(shù)金屬大多數(shù)金屬，

34、電流，電流效率均很高效率均很高，損耗小，可在，損耗小，可在低濃低濃度下度下使用，應(yīng)用很廣。使用，應(yīng)用很廣。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電解能力強(qiáng)，腐蝕能力強(qiáng)電解能力強(qiáng)，腐蝕能力強(qiáng)，使得離陰極工具較遠(yuǎn)的工件表面也被電，使得離陰極工具較遠(yuǎn)的工件表面也被電解，成型解，成型精度難于控制精度難于控制，復(fù)制，復(fù)制精度差精度差；對(duì)機(jī)床設(shè)備；對(duì)機(jī)床設(shè)備腐蝕性大腐蝕性大，適用于加工速，適用于加工速度快而精度要求不高的工件加工。度快而精度要求不高的工件加工。 NaNO3電解液電解液 優(yōu)點(diǎn)：濃度低于優(yōu)點(diǎn)：濃度低于30%，對(duì)設(shè)備、機(jī)床，對(duì)設(shè)備、機(jī)床腐蝕性很小腐蝕性很小，使用安全。，使用安全。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 生產(chǎn)效率低生產(chǎn)效率低，需

35、，需較大電源功率較大電源功率，適用于，適用于成型精度要求較高成型精度要求較高的工件加的工件加工。工。NaClO3電解液電解液 優(yōu)點(diǎn)：腐蝕能力小，加工精度高，對(duì)機(jī)床、設(shè)備等的腐蝕很小，廣泛地應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：腐蝕能力小，加工精度高，對(duì)機(jī)床、設(shè)備等的腐蝕很小，廣泛地應(yīng)用于高精度零件的成型加工。用于高精度零件的成型加工。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 是一種是一種強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑，雖不自燃，但遇熱分解的氧氣能助燃，因此使用，雖不自燃，但遇熱分解的氧氣能助燃，因此使用時(shí)要注意防火安全。時(shí)要注意防火安全。 （5）對(duì)加工過程的影響）對(duì)加工過程的影響 電解液的參數(shù)：電解液的參數(shù)：成分、濃度、溫度、酸堿性、粘度成分、濃度、溫度、酸堿性

36、、粘度等。等。注：它們對(duì)加工過程均有顯著的影響，主要是注：它們對(duì)加工過程均有顯著的影響，主要是濃度和溫度濃度和溫度。 濃度與溫度對(duì)濃度與溫度對(duì)電導(dǎo)率、電流效率和粘度電導(dǎo)率、電流效率和粘度影響大，濃度大、影響大，濃度大、溫度高，則電導(dǎo)率高、電密度高、腐蝕能力強(qiáng)，生產(chǎn)效率溫度高，則電導(dǎo)率高、電密度高、腐蝕能力強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，精度下降。高，精度下降。 選擇合適的溫度：應(yīng)綜合考慮選擇合適的溫度：應(yīng)綜合考慮機(jī)床夾具、電導(dǎo)率、電流效機(jī)床夾具、電導(dǎo)率、電流效率、極間間隙電解液的沸騰率、極間間隙電解液的沸騰等，一般低于等，一般低于60，推薦為，推薦為3040 。 濃度與溫度對(duì)濃度與溫度對(duì)極間間隙極間間隙的影響

37、：水的分解、蒸發(fā)及電解質(zhì)的影響：水的分解、蒸發(fā)及電解質(zhì)的分布，應(yīng)及時(shí)調(diào)整濃度，影響加工精度。的分布，應(yīng)及時(shí)調(diào)整濃度，影響加工精度。粘度對(duì)粘度對(duì)流動(dòng)性流動(dòng)性的影響：在電解系統(tǒng)中設(shè)置加熱和冷卻系統(tǒng)的影響：在電解系統(tǒng)中設(shè)置加熱和冷卻系統(tǒng)來調(diào)節(jié)溫度。來調(diào)節(jié)溫度。（6）流速和流向）流速和流向流速：大于流速：大于10m/s，保證將，保證將電解產(chǎn)物和熱量電解產(chǎn)物和熱量帶走（氫氧化物、帶走（氫氧化物、氫氣）氫氣）流向：流向：正流向、反流向和側(cè)向流向正流向、反流向和側(cè)向流向。注：注：1）流速和流量是由電解泵的出水壓力來調(diào)節(jié)；）流速和流量是由電解泵的出水壓力來調(diào)節(jié)； 2）正流向：電解液從）正流向：電解液從工具電極

38、中心工具電極中心流入，經(jīng)流入，經(jīng)縫隙四周縫隙四周流出，流出，不要密封，流出方向無法控制，精度、表面質(zhì)量差；不要密封，流出方向無法控制，精度、表面質(zhì)量差； 3）反流向：電解液從）反流向：電解液從型腔周邊型腔周邊流入，經(jīng)流入，經(jīng)工具電極中心工具電極中心流出，流出，要加密封，可控制流速和流量。要加密封，可控制流速和流量。 4）側(cè)向流向：電解液從）側(cè)向流向：電解液從一側(cè)面一側(cè)面流入，經(jīng)流入，經(jīng)另一側(cè)面另一側(cè)面流出，不流出，不適合加工適合加工較深較深的型腔，用于型腔模的的型腔，用于型腔模的修復(fù)修復(fù)。 5）電解液出口的形狀與布局應(yīng)與工件的形狀或型腔結(jié)構(gòu)相適）電解液出口的形狀與布局應(yīng)與工件的形狀或型腔結(jié)構(gòu)相

39、適應(yīng)，避免出現(xiàn)應(yīng)，避免出現(xiàn)死水區(qū)死水區(qū)。3. 電解加工應(yīng)用電解加工應(yīng)用電解加工主要應(yīng)用在電解加工主要應(yīng)用在深孔加工、葉片深孔加工、葉片(型面型面)加工、鍛加工、鍛模模(型腔型腔)加工、管件內(nèi)孔拋光、各種型孔的倒圓和去毛刺、加工、管件內(nèi)孔拋光、各種型孔的倒圓和去毛刺、整體葉輪的加工整體葉輪的加工等方面。等方面。如圖如圖2-3是用電解加工是用電解加工整體葉輪整體葉輪，葉輪上的葉片是采，葉輪上的葉片是采用用套料法套料法逐個(gè)加工的。加工完一個(gè)葉片，逐個(gè)加工的。加工完一個(gè)葉片，退出陰極退出陰極，經(jīng)，經(jīng)分分度后再加工度后再加工下一個(gè)葉片。下一個(gè)葉片。圖圖2-3 電解加工整體葉輪電解加工整體葉輪空心水套管葉

40、片陰極片分度陰極片進(jìn)給電解液2. 3 2. 3 加工參數(shù)與加工精度加工參數(shù)與加工精度1 1加工精度的含義：加工精度的含義：復(fù)制復(fù)制精度、精度、重復(fù)重復(fù)精度。精度。1）復(fù)制精度：復(fù)制精度：工件尺寸形狀工件尺寸形狀與與工具電極尺寸形狀工具電極尺寸形狀的符合程度。的符合程度。影響主要因素是沿工件加工表面的影響主要因素是沿工件加工表面的間隙間隙的的均勻性均勻性。2）重復(fù)精度：加工）重復(fù)精度：加工一批一批零件的尺寸形狀的變化程度。影響主要零件的尺寸形狀的變化程度。影響主要因素是工具電極的因素是工具電極的損耗損耗狀況、極間狀況、極間間隙間隙的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。2.2.復(fù)制精度與加工參數(shù)的關(guān)系復(fù)制精度與加工

41、參數(shù)的關(guān)系 1）平衡間隙的大?。浩胶忾g隙與平衡間隙的大?。浩胶忾g隙與工件形狀、電解液的流向、流工件形狀、電解液的流向、流暢和電解液在極間達(dá)到的流速、電流密度和進(jìn)給速度暢和電解液在極間達(dá)到的流速、電流密度和進(jìn)給速度相關(guān)，相關(guān)，平衡間隙小，復(fù)制精度高。依據(jù)工件形狀和尺寸來設(shè)計(jì)工具平衡間隙小，復(fù)制精度高。依據(jù)工件形狀和尺寸來設(shè)計(jì)工具電極。電極。2)保持加工間隙的恒定性：保持加工間隙的恒定性：低電流密度、低進(jìn)給速低電流密度、低進(jìn)給速度要比大間隙、大電流密度度要比大間隙、大電流密度加工復(fù)制精度高。加加工復(fù)制精度高。加工間隙工間隙越小越小，復(fù)制精度，復(fù)制精度越高越高，但效率低。，但效率低。 3）濃度的影響

42、：）濃度的影響：濃度低比濃度高好濃度低比濃度高好。 4）電解液的成分的影響：）電解液的成分的影響：易鈍化易鈍化的電解液，復(fù)制的電解液，復(fù)制精度低精度低，不同的工件材料不同的工件材料應(yīng)選用應(yīng)選用不同的電解液不同的電解液。用不同的添加劑來調(diào)節(jié)。用不同的添加劑來調(diào)節(jié)。 3.3.重復(fù)精度與加工參數(shù)的關(guān)系重復(fù)精度與加工參數(shù)的關(guān)系 1）平衡間隙的平衡間隙的越穩(wěn)定越穩(wěn)定，重復(fù)精度，重復(fù)精度越高越高； 2）導(dǎo)電率的影響：電解液的）導(dǎo)電率的影響：電解液的成分、濃度、溫度成分、濃度、溫度的的穩(wěn)定。增大池容積、調(diào)節(jié)溫度。穩(wěn)定。增大池容積、調(diào)節(jié)溫度。 3）間隙電壓的影響：在間隙電壓的影響：在工件材料、電解液的成分、工

43、件材料、電解液的成分、濃度、溫度、流速濃度、溫度、流速相同時(shí)，控制相同時(shí)，控制加工電壓加工電壓的穩(wěn)定，的穩(wěn)定，采用晶閘管電源；采用晶閘管電源； 4）進(jìn)給速度的影響：進(jìn)給速度的）進(jìn)給速度的影響：進(jìn)給速度的穩(wěn)定勻速穩(wěn)定勻速，低速，低速不爬行。不爬行。 5）流速的影響：流速的穩(wěn)定，通過控制）流速的影響：流速的穩(wěn)定，通過控制進(jìn)出口壓進(jìn)出口壓力力來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。 4.4.表面質(zhì)量與加工參數(shù)的關(guān)系表面質(zhì)量與加工參數(shù)的關(guān)系 1）表面質(zhì)量：）表面質(zhì)量：微觀幾何形狀微觀幾何形狀的粗糙度，加工過程中對(duì)工件的粗糙度，加工過程中對(duì)工件表面的表面的燒傷燒傷、晶界腐蝕晶界腐蝕、微裂紋微裂紋、流紋流紋等等物理化學(xué)性能物理化

44、學(xué)性能。 2）工件材料、金相組織和熱處理的影響：工件材料、金相組織和熱處理的影響：金相組金相組織復(fù)雜，電位相差大，粗糙度差，單一均勻織復(fù)雜，電位相差大，粗糙度差，單一均勻組織組織和和相應(yīng)處理相應(yīng)處理，粗糙度好，物理化學(xué)性能好；，粗糙度好，物理化學(xué)性能好； 3）小間隙和高電流密度小間隙和高電流密度時(shí)組織均勻、溶解均勻，時(shí)組織均勻、溶解均勻，粗糙度好。粗糙度好。 4）小間隙和高間隙電壓小間隙和高間隙電壓，低濃度低濃度電解液，表面質(zhì)電解液，表面質(zhì)量好。量好。 5）適當(dāng)?shù)模┻m當(dāng)?shù)牧魉?、均勻的流場流速、均勻的流場，表面質(zhì)量好，表面質(zhì)量好； 6）嚴(yán)格控制溫度，）嚴(yán)格控制溫度，溫度低，鈍化嚴(yán)重溫度低，鈍化嚴(yán)

45、重，溫度高溫度高易易產(chǎn)生溶解不均勻和剝落；產(chǎn)生溶解不均勻和剝落； 7）選擇與工件材料選擇與工件材料相適應(yīng)相適應(yīng)的電解液，表面質(zhì)量好。的電解液，表面質(zhì)量好。2. 4 2. 4 電解加工工藝電解加工工藝1.1.加工原則加工原則1)不宜不宜單件單件加工；加工；2）采用傳統(tǒng)加工方法無法實(shí)現(xiàn)的，）采用傳統(tǒng)加工方法無法實(shí)現(xiàn)的，高硬度、高強(qiáng)度、高硬度、高強(qiáng)度、高韌性和高脆性材料高韌性和高脆性材料；3）形狀結(jié)構(gòu)）形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁、剛性差復(fù)雜、薄壁、剛性差的零件。的零件。2.2.型孔加工型孔加工1) 加工對(duì)象：加工對(duì)象：多邊形孔、橢圓、半圓多邊形孔、橢圓、半圓等異形的通或盲等異形的通或盲孔?？?。2）加工方法：

46、）加工方法：端面進(jìn)給，采用正流向端面進(jìn)給，采用正流向。注：注：1) 防止孔壁錐度，工具電極（陰極）防止孔壁錐度，工具電極（陰極）非工非工作側(cè)面作側(cè)面采用絕緣，材料為環(huán)氧樹脂。采用絕緣，材料為環(huán)氧樹脂。 2）絕緣層與陰極）絕緣層與陰極粘牢粘牢，防止電解液的沖刷。，防止電解液的沖刷。2.2.型腔加工型腔加工1) 加工對(duì)象：加工對(duì)象：異形的通或盲異形的通或盲內(nèi)腔。內(nèi)腔。2）加工方法：）加工方法：端面進(jìn)給或側(cè)向進(jìn)給端面進(jìn)給或側(cè)向進(jìn)給，采用成型，采用成型精度高的電解液。精度高的電解液。注：注：1) 電極設(shè)計(jì)與制造電極設(shè)計(jì)與制造是保證加工要求的保證。是保證加工要求的保證。 2）工具電極設(shè)計(jì)應(yīng)按）工具電極設(shè)

47、計(jì)應(yīng)按平衡間隙平衡間隙理論設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)。3.3.型面加工型面加工1) 加工對(duì)象：加工對(duì)象：異形的外成形面異形的外成形面的加工。的加工。2）加工方法：）加工方法：端面進(jìn)給或側(cè)向進(jìn)給端面進(jìn)給或側(cè)向進(jìn)給，采用成型精度高，采用成型精度高的電解液。的電解液。注：注：1) 電極設(shè)計(jì)與制造電極設(shè)計(jì)與制造是保證加工要求的保證。是保證加工要求的保證。 2）工具電極設(shè)計(jì)應(yīng)按）工具電極設(shè)計(jì)應(yīng)按平衡間隙平衡間隙理論設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)。 3）復(fù)雜形狀的零件可）復(fù)雜形狀的零件可采用機(jī)加工的方式預(yù)先加工采用機(jī)加工的方式預(yù)先加工，后用電解法成形。后用電解法成形。4.4.去毛刺和倒圓去毛刺和倒圓1) 加工對(duì)象：零件的最終加工對(duì)象

48、：零件的最終修正和后續(xù)工序修正和后續(xù)工序的加工，工的加工，工件材料一般為件材料一般為硬韌硬韌性材料。性材料。2）加工方法：工具陰極）加工方法：工具陰極接近接近工件，工作時(shí)兩者工件，工作時(shí)兩者相對(duì)靜相對(duì)靜止止，尖端電流密度大實(shí)現(xiàn)加工。，尖端電流密度大實(shí)現(xiàn)加工。注：注：1) 電解液的電解液的濃度低于濃度低于電解加工，防止雜散腐蝕。電解加工，防止雜散腐蝕。 2）及時(shí)）及時(shí)清理毛刺清理毛刺，防止短路防止短路。 5.5.拋光拋光1) 加工對(duì)象：零件加工對(duì)象：零件表面的光整表面的光整加工。加工。2）加工方法：）加工方法：大間隙、低電流密度大間隙、低電流密度，靜止電解液靜止電解液，工具陰極，工具陰極攪攪動(dòng)動(dòng)

49、。注：注：1) 不改變不改變工件形狀，工件形狀，只降低表只降低表面粗糙度和改善表面物理力面粗糙度和改善表面物理力學(xué)性能。學(xué)性能。 2）工具結(jié)構(gòu)簡單。）工具結(jié)構(gòu)簡單。 3）影響拋光質(zhì)量的因素：電解液的）影響拋光質(zhì)量的因素：電解液的成分、濃度、溫度成分、濃度、溫度；電；電流密度；流密度；攪拌攪拌的方法與形式，工件材料的原始狀態(tài)。的方法與形式，工件材料的原始狀態(tài)。 2. 5 2. 5 電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工1 1電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工原理電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工原理成型原理：成型原理：電化學(xué)電化學(xué)陽極溶解和陽極溶解和機(jī)械加工機(jī)械加工相結(jié)合的工藝相結(jié)合的工藝方法。方法。 注：注： 1）電化學(xué)電化學(xué)

50、陽極溶解為陽極溶解為主主，機(jī)械機(jī)械加工為加工為輔輔；電化學(xué)陽；電化學(xué)陽極溶解極溶解去除大部去除大部金屬，機(jī)械加工金屬，機(jī)械加工加速加速成形。成形。 2）兩者作用效應(yīng)相同，分工不同，應(yīng)）兩者作用效應(yīng)相同，分工不同，應(yīng)平衡協(xié)調(diào)平衡協(xié)調(diào)；否則；否則會(huì)出現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)劃痕、燒傷劃痕、燒傷，模具，模具堵塞和加快磨損堵塞和加快磨損。 2 2電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工分類電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工分類 1)電化學(xué)加工與機(jī)械加工方法來分：電化學(xué)加工與機(jī)械加工方法來分：電解磨削、電解研電解磨削、電解研磨、電解垳磨、電化學(xué)超聲波、電化學(xué)砂帶磨削磨、電解垳磨、電化學(xué)超聲波、電化學(xué)砂帶磨削等。等。 2)工具電極設(shè)置方式來分：工具電極設(shè)置方

51、式來分：復(fù)合、中間電極法復(fù)合、中間電極法。注：注：1)復(fù)合法，復(fù)合法，工具工具為為陰極陰極，刮除刮除工件表面的工件表面的氧化膜氧化膜，機(jī)，機(jī)械加工的工具與工具陰極械加工的工具與工具陰極復(fù)合成整體復(fù)合成整體。 2）復(fù)合法對(duì)復(fù)合法對(duì)電源、工藝方法電源、工藝方法要求嚴(yán)格，要求嚴(yán)格，制造制造難度大難度大。 3）中間電極法，中間電極法，電極與機(jī)械電極與機(jī)械工具工具分開分開，電極去除材料，電極去除材料，機(jī)械工具刮除工件表面的氧化膜機(jī)械工具刮除工件表面的氧化膜。 4）中間電極法電極與工具制造簡單。中間電極法電極與工具制造簡單。3 3電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工特點(diǎn)電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工特點(diǎn) 1)加工加工范圍廣、效率高范圍

52、廣、效率高：復(fù)合工作，發(fā)揮各自的：復(fù)合工作，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)；優(yōu)勢(shì)； 2)加工加工精度精度和表面和表面質(zhì)量質(zhì)量好：可避免機(jī)械加工的好：可避免機(jī)械加工的劃痕、燒傷、劃痕、燒傷、加工硬化、變質(zhì)加工硬化、變質(zhì)； 3）機(jī)械模具）機(jī)械模具磨損小磨損?。褐饕庸殡娀瘜W(xué)；：主要加工為電化學(xué)； 4）控制條件好：加工過程）控制條件好：加工過程控制易實(shí)現(xiàn)控制易實(shí)現(xiàn)； 5）成本低：各取所長。）成本低：各取所長。3 3電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工介紹電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工介紹 1）電解磨削）電解磨削 電解磨削是電解加工的電解磨削是電解加工的種特殊形式，是種特殊形式，是電解與機(jī)械電解與機(jī)械的的復(fù)合加工方法。它是靠復(fù)合加工方法。它是靠

53、金屬溶解金屬溶解(占占95%98%)和和機(jī)械磨機(jī)械磨削削(占占2%5%)的綜合作用來實(shí)現(xiàn)加工的。的綜合作用來實(shí)現(xiàn)加工的。（1）原理：）原理：導(dǎo)電砂輪導(dǎo)電砂輪與與工件壓力接觸工件壓力接觸，其上的，其上的磨粒去除磨粒去除工件表面的工件表面的氧化膜氧化膜，再分開通電供給電解液發(fā)生，再分開通電供給電解液發(fā)生電化電化學(xué)學(xué)反應(yīng)反應(yīng)去除金屬多料去除金屬多料，多次重復(fù)多次重復(fù)該過程實(shí)現(xiàn)加工。該過程實(shí)現(xiàn)加工。 加工原理如圖加工原理如圖2-4所示。加工過程中，所示。加工過程中，磨輪磨輪(砂輪砂輪)不不斷斷旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，磨輪上凸出的砂粒與工件接觸，形成磨輪與，磨輪上凸出的砂粒與工件接觸，形成磨輪與工件間的工件間的電解間

54、隙電解間隙。電解液不斷供給，磨輪在旋轉(zhuǎn)中，。電解液不斷供給，磨輪在旋轉(zhuǎn)中，將工件表面由電化學(xué)反應(yīng)生成的將工件表面由電化學(xué)反應(yīng)生成的鈍化膜除去鈍化膜除去，繼續(xù)進(jìn)，繼續(xù)進(jìn)行行電化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)，如此反復(fù)不斷，直到加工完畢。，如此反復(fù)不斷，直到加工完畢。7685432191251311101直流電源；2絕緣主軸；3磨輪；4電解液噴嘴；5工件；6電解液泵；7電解液箱；8機(jī)床本體；9工作臺(tái)；10磨料；11結(jié)合劑；12電解間隙；13電解液圖圖2-4 電解磨削加工原理圖電解磨削加工原理圖7685432191251311101直流電源；2絕緣主軸；3磨輪；4電解液噴嘴；5工件；6電解液泵；7電解液箱；8機(jī)床

55、本體；9工作臺(tái)；10磨料；11結(jié)合劑；12電解間隙；13電解液（3）電解磨削的應(yīng)用）電解磨削的應(yīng)用 廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于平面磨削、成型磨削和內(nèi)外圓磨削平面磨削、成型磨削和內(nèi)外圓磨削。圖。圖2-5(a)、(b)分別為分別為立軸矩臺(tái)平面磨削、臥軸矩臺(tái)平面磨削立軸矩臺(tái)平面磨削、臥軸矩臺(tái)平面磨削的示的示意圖。意圖。 高硬度零件和很難磨削加工的零件：高硬度零件和很難磨削加工的零件：硬質(zhì)合金刀具、深硬質(zhì)合金刀具、深小孔、薄筒和細(xì)長桿件小孔、薄筒和細(xì)長桿件等。等。 (a)(b)圖圖2-5 平面磨削示意圖平面磨削示意圖 (a)(b) 圖圖2-6 電解成型磨削原理圖電解成型磨削原理圖213451絕緣層；2磨輪；

56、3噴嘴；4工件；5加工電源 圖圖2-6為電解成型磨削示意圖，其磨削原理是將為電解成型磨削示意圖，其磨削原理是將導(dǎo)電磨輪導(dǎo)電磨輪的的外圓圓周外圓圓周按按需要的形狀進(jìn)行預(yù)先成型需要的形狀進(jìn)行預(yù)先成型，然后進(jìn)行電解磨，然后進(jìn)行電解磨削。削。 ( 2) 特點(diǎn)特點(diǎn) 磨削力小，生產(chǎn)率高磨削力小，生產(chǎn)率高。由于電解磨削具有。由于電解磨削具有電解加電解加工和機(jī)械磨削加工工和機(jī)械磨削加工的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。 加工加工精度高精度高，表面加工質(zhì)量好表面加工質(zhì)量好。 工件工件尺寸或形狀尺寸或形狀是靠是靠磨輪刮除鈍化膜磨輪刮除鈍化膜得到的，獲得得到的，獲得比電解加工好的加工精度；比電解加工好的加工精度； 材料的去除材料的去

57、除主要靠主要靠電解加工電解加工，加工中產(chǎn)生的磨削力，加工中產(chǎn)生的磨削力較小，不會(huì)產(chǎn)生較小，不會(huì)產(chǎn)生磨削毛刺、裂紋磨削毛刺、裂紋等現(xiàn)象，加工工件的等現(xiàn)象，加工工件的表面質(zhì)量好。表面質(zhì)量好。 設(shè)備投資較高。電解磨削機(jī)床需加電解液設(shè)備投資較高。電解磨削機(jī)床需加電解液過濾裝過濾裝置、抽風(fēng)裝置、防腐處理置、抽風(fēng)裝置、防腐處理設(shè)備等。設(shè)備等。 3）電解研磨）電解研磨 （1）原理：機(jī)械研磨的基礎(chǔ)上）原理：機(jī)械研磨的基礎(chǔ)上附加附加電解作用的加工工電解作用的加工工藝方法。藝方法。（2）特點(diǎn)）特點(diǎn) 生產(chǎn)生產(chǎn)效率高、去除材料快效率高、去除材料快； 影響加工效率的因素：影響加工效率的因素：電解液、電壓和電流密度、電解

58、液、電壓和電流密度、磨料的方式（粘固和流動(dòng)）、轉(zhuǎn)速工作液供給速度、磨料的方式（粘固和流動(dòng)）、轉(zhuǎn)速工作液供給速度、工具與工件的壓力工具與工件的壓力等；等； 應(yīng)用：應(yīng)用：模具和不銹鋼容器模具和不銹鋼容器等。等。 研磨外圓的工具研磨外圓的工具 1-1-夾套；夾套；2-2-研磨套；研磨套；3-3-調(diào)節(jié)螺釘；調(diào)節(jié)螺釘；4-4-手柄手柄。 4）電解垳磨）電解垳磨 （1）原理：）原理：機(jī)械垳磨機(jī)械垳磨的基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上附加電解附加電解作用的加工工藝方作用的加工工藝方法。法。 （2）特點(diǎn)）特點(diǎn) 生產(chǎn)生產(chǎn)效率高效率高、去除材料、去除材料快快； 加工加工質(zhì)量高質(zhì)量高，無毛刺、飛邊無毛刺、飛邊等缺陷；等缺陷； 應(yīng)用：

59、應(yīng)用：高硬度、高強(qiáng)度和易變形高硬度、高強(qiáng)度和易變形的精密的孔和筒形零的精密的孔和筒形零件。件。 珩磨頭及珩磨油石的切削軌跡珩磨頭及珩磨油石的切削軌跡 1-1-工件；工件；2-2-磨條；磨條；3-3-磨條座；磨條座；4-4-聯(lián)軸器。聯(lián)軸器。 2. 6 2. 6 陰極沉積加工成型陰極沉積加工成型1 1電鍍成型原理及特點(diǎn)電鍍成型原理及特點(diǎn)1) 原理：與電解加工相反，利用電解液中的金屬原理：與電解加工相反，利用電解液中的金屬陽離子在外加電場的作用下在陰極沉積成型的方法。陽離子在外加電場的作用下在陰極沉積成型的方法。 2）目的：）目的：防腐、耐磨、減摩、修復(fù)和裝飾防腐、耐磨、減摩、修復(fù)和裝飾。 3）鍍層

60、金屬：）鍍層金屬：銅、鋅、鎳、錫、鉛、銀、鉻、鎘銅、鋅、鎳、錫、鉛、銀、鉻、鎘等。等。 鍍鉻：鍍鉻：鍍硬鉻鍍硬鉻起起修復(fù)與耐磨修復(fù)與耐磨作用（刀具、量具、作用（刀具、量具、軸承等）；軸承等）；鍍鍍光亮鉻光亮鉻起起美觀與防腐美觀與防腐作用（儀器和裝飾作用（儀器和裝飾品）。品）。鍍銅：主要用于鍍銅：主要用于底鍍底鍍，提，提高鍍層與基體高鍍層與基體的結(jié)合度。的結(jié)合度。鍍鎳：鍍鎳：美觀和防腐美觀和防腐，在，在添加劑添加劑的作用下可得的作用下可得鏡面鏡面效果，效果，應(yīng)用于汽車、儀器儀表等。應(yīng)用于汽車、儀器儀表等。鍍銀：鍍銀：裝飾和電極裝飾和電極，應(yīng)用于電子、儀器、首飾等。，應(yīng)用于電子、儀器、首飾等。電鍍