電解磨削說(shuō)明書(shū)

1、目錄摘要1前言2一、電解磨削31.1 電解磨削的基本原理和特點(diǎn)31.1.1 陽(yáng)極反應(yīng)51.1.2 陰極反應(yīng)71.2 影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素71.2.1 影響生產(chǎn)率的主要因素71.2.2 影響加工精度的因素81.2.3 影響表面粗糙度的因素91.3 電解磨削用電解液及其設(shè)備101.3.1 電解液101.3.2 電解磨削用設(shè)備111.4 電解磨削的應(yīng)用131.4.1 硬質(zhì)合金刀具的電解磨削131.4.2 硬質(zhì)合金軋輥的電解磨削141.4.3 電解珩磨141.4.4 電解研磨151.5 電解磨削存在的問(wèn)題及前景16二、UG建模17三、快速原型制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)183.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?83.2

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：183.3 實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)：183.4 試驗(yàn)原理流程圖：183.5 實(shí)驗(yàn)步驟：19總結(jié)23參考文獻(xiàn)24摘要為學(xué)習(xí)和掌握高精密的現(xiàn)代特種加工技術(shù)，了解國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用情況，進(jìn)行了此次先進(jìn)制造綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)。本次實(shí)訓(xùn)通過(guò)分項(xiàng)負(fù)責(zé)的形式，各成員各自獨(dú)立完成所屬單項(xiàng)技術(shù)。在分析了電解磨削加工的原理、設(shè)備和特點(diǎn)，了解它的技術(shù)基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)和支撐技術(shù)之后，總結(jié)了影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的各方面因素；同時(shí)，通過(guò)了解電解磨削技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和主要領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，提出該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中所存在的問(wèn)題，并且前瞻了它的應(yīng)用前景和發(fā)展方向；經(jīng)此，完成本次先進(jìn)制造綜合實(shí)訓(xùn)，達(dá)到了解和掌握電解磨削

3、的訓(xùn)練目的。關(guān)鍵詞：電解磨削；特種加工；先進(jìn)制造；精密加工前言電解磨削是電解作用與機(jī)械磨削相結(jié)合的一種特種加工，又稱(chēng)電化學(xué)磨削，英文簡(jiǎn)稱(chēng)ECG。電解磨削是20世紀(jì)50年代初美國(guó)人研究發(fā)明的。原理是工件作為陽(yáng)極與直流電源的正極相連；導(dǎo)電磨輪作為陰極與直流電源的負(fù)極相連。磨削時(shí)，兩者之間保持一定的磨削壓力，凸出于磨輪表面的非導(dǎo)電性磨料使工件表面與磨輪導(dǎo)電基體之間形成一定的電解間隙(約0.020.05毫米)，同時(shí)向間隙中供給電解液。在直流電的作用下，工件表面金屬由于電解作用生成離子化合物和陽(yáng)極膜。這些電解產(chǎn)物不斷地被旋轉(zhuǎn)的磨輪所刮除，使新的金屬表面露出繼續(xù)產(chǎn)生電解作用，工件材料遂不斷地被去除，從而達(dá)

4、到磨削的目的。電解液一般采用硝酸鈉亞硝酸鈉和硝酸鉀等成分混合的水溶液，不同的工件材料所用電解液的成分也不同。導(dǎo)電磨輪由導(dǎo)電性基體(結(jié)合劑)與磨料結(jié)合而成，主要為金屬結(jié)合劑金剛石磨輪電鍍金剛石磨輪銅基樹(shù)脂結(jié)合劑磨輪陶瓷滲銀磨輪和碳素結(jié)合劑磨輪等，按不同用途選用。 電解磨削適合于磨削各種高強(qiáng)度高硬度熱敏性脆性等難磨削的金屬材料，如硬質(zhì)合金高速鋼鈦合金不銹鋼鎳基合金和磁鋼等。用電解磨削可磨削各種硬質(zhì)合金刀具塞規(guī)軋輥耐磨襯套模具平面和不銹鋼注射針頭等。電解磨削的效率一般高于機(jī)械磨削，磨輪損耗較低，加工表面不產(chǎn)生磨削燒傷裂紋殘余應(yīng)力加工變質(zhì)層和毛刺等，表面粗糙度一般為R 0.630.16微米，最高可達(dá)R

5、 0.040.02微米。 采用適應(yīng)控制技術(shù)，可進(jìn)一步提高電解磨削的加工穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度。同時(shí)，為了提高加工精度，采用兼有純機(jī)械磨削能力的導(dǎo)電磨輪，粗加工時(shí)靠電解磨削的高效率完成大部分加工量，然后切斷電解電源，靠純機(jī)械磨削磨掉精加工余量，這樣能顯著提高加工精度。電解磨削方式已從平面磨削擴(kuò)大到內(nèi)圓磨削外圓磨削和成形磨削。電解加工的原理也可與珩磨和超精加工結(jié)合起來(lái)，成為電解珩磨和電解超精加工。一、電解磨削1.1電解磨削的基本原理和特點(diǎn)電解磨削屬于電化學(xué)加工范疇。電解磨削是由電解作用（占95%-98%）和機(jī)械磨削作用（占2%-5%）相結(jié)合而進(jìn)行加工的，比電解加工的加工精度高，表面粗糙度小，比機(jī)械磨削

6、的生產(chǎn)效率高。其裝置見(jiàn)圖1-1。圖1-2所示的是電解磨削原理圖。導(dǎo)電砂輪1與直流電源的負(fù)極相連，被加工弓箭2（硬質(zhì)合金車(chē)刀）接正極，它在一定壓力下與導(dǎo)電砂輪相接觸。加工區(qū)域中送入電解液3，在電解與機(jī)械磨削的雙重作用下，車(chē)刀的后刀面很快就被磨光。圖1-3所示為電解磨削加工過(guò)程原理圖，圖中1為磨粒，2為導(dǎo)電砂輪的結(jié)合劑（銅或石墨），3為被加工工件，4為電解產(chǎn)物（陽(yáng)極鈍化薄膜），間隙被電解液5充滿。電流從工件3通過(guò)電解液5而流向磨輪，形成通路，于是工件（陽(yáng)極）表面的金屬在電流與電解液的作用下發(fā)生電解作用（電化學(xué)腐蝕），被氧化成一層極薄的氧化物或氫氧化物薄膜4，一般稱(chēng)它為陽(yáng)極薄膜。但剛形成的陽(yáng)極薄膜迅

7、速被導(dǎo)電砂輪中的磨料刮除，在陽(yáng)極工件上又露出新的金屬表面并被繼續(xù)電解。這樣，其電解作用和刮除薄膜的切削作用交替進(jìn)行，使工件連續(xù)的被加工，直至達(dá)到一定的尺寸精度和表面粗糙度。電解磨削過(guò)程中，金屬主要是靠電化學(xué)作用腐蝕下來(lái)，砂輪起磨去電解產(chǎn)物陽(yáng)極鈍化膜和整平工件表面的作用。電解磨削與機(jī)械磨削比較，具有以下特點(diǎn)：（1） 加工范圍廣，加工精度高 由于它主要是電解作用，因此只要選擇合適的電解液就可以用來(lái)加工任何高硬度與高韌性的金屬材料，例如磨削硬質(zhì)合金時(shí)，與普通的金剛石砂輪磨削相比較，電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質(zhì)量 因?yàn)樯拜啿⒉皇侵饕ハ鹘饘?，磨削力和磨削熱都比較小，

8、不會(huì)產(chǎn)生磨削毛刺、裂紋、燒傷現(xiàn)象，一般表面粗糙度可優(yōu)于Ra0.16um。（3） 砂輪的磨損量小 例如，磨削硬質(zhì)合金，普通刀刃時(shí)，碳化硅砂輪的磨損量為切除硬質(zhì)合金質(zhì)量的4-6倍；電解磨削時(shí)，砂輪的磨損量不超過(guò)硬質(zhì)合金切除量的50%-100%，與普通金剛石砂輪磨削相比較，電解磨削用的金剛石砂輪的損耗速度僅為它們的1/5-1/10，可顯著降低成本。與機(jī)械磨削相比，電解磨削的不足之處是：加工刀具等的刃口不易磨得非常鋒利；機(jī)床、夾具等需采取防腐防銹措施；還需增加吸氣、排氣裝置，以及需要直流電源、電解液過(guò)濾、循環(huán)裝置等附屬設(shè)備。電解磨削時(shí)，電化學(xué)陽(yáng)極溶解的機(jī)理和電解加工相似，不同之處是電解加工時(shí)殃及表面形

9、成的鈍化膜是靠活性離子（如氯離子）進(jìn)行活化，或靠很高的電流密度去破壞（活化）而使陽(yáng)極表面金屬不斷溶解去除的，加工電流很大，溶解速度很快，電解產(chǎn)物的排除靠高流速的電解液的沖刷作用；電解磨削時(shí)陽(yáng)極表面形成的鈍化膜是靠砂輪的磨削作用，即機(jī)械的刮削來(lái)去除和活化的。因此，電解加工時(shí)必須采用壓力較高、流量較大的泵，例如渦旋泵、多級(jí)離心泵等，而電解磨削一般可采用冷卻潤(rùn)滑液用的小型離心泵。從這意義上來(lái)說(shuō)，為區(qū)別電解磨削，有把電解加工稱(chēng)為“電解液加工”的。另外，電解磨削是靠砂輪磨料來(lái)刮除具有一定硬度和粘度的陽(yáng)極鈍化膜，其形狀和尺寸精度主要是由砂輪相對(duì)工件的成形運(yùn)動(dòng)來(lái)控制的，因此，電解液中可能含有活化能力很強(qiáng)的活

10、性離子如氯離子等，而采用腐蝕能力較弱的鈍化性電解液，如以硝酸鈉、亞硝酸鈉等為主的電解液，以提高電解磨削成形精度和有利于機(jī)床的防銹防蝕。電解磨削采用鈍化性電解液，現(xiàn)以亞硝酸鹽為主要成分的電解液加工WC-Co系列硬質(zhì)合金為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明其電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。1.1.1陽(yáng)極反應(yīng)電解磨削過(guò)程中的電化學(xué)陽(yáng)極反應(yīng)是鈍化-刮除鈍化膜不斷交替進(jìn)行的過(guò)程。1. 鈷的陽(yáng)極氧化反應(yīng)2. 在電解液中，鈷首先被電離，產(chǎn)生的鈷離子立即與溶液中的氫氧根離子化合，生成溶解度極小的氫氧化鈷，即2WC的陽(yáng)極氧化反應(yīng)WC的陽(yáng)極氧化主要由于強(qiáng)氧化性的作用的結(jié)果，其過(guò)程是亞硝酸根離子首先在陽(yáng)極上氧化，并生成四氧化二氮，再氧化WC（或TiC）

11、反應(yīng)中產(chǎn)生的由于電極上氧或原子氧的作用，立即被氧化成二氧化氮，一部分放出，一部分電解液中，再生成亞硝酸鹽。溶液中的水分子或氫氧根離子也可能在陽(yáng)極上放電，生成原子氧（在中性溶液中）（在堿性溶液中）3.鈷的鈍化反應(yīng)按電化學(xué)反應(yīng)理論，鈍化是由于在工件表面形成依附的或成相的氧化物層或鹽層，而使金屬的陽(yáng)極溶解過(guò)程減慢。4.鎢的鈍化反應(yīng)所生成的在堿性溶液中，將進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)溶解或 1.1.2陰極反應(yīng)分析和實(shí)驗(yàn)表明，陰極電化學(xué)反應(yīng)主要是氫氣的析出，即（在中性或堿性溶液中）但在某些情況下，也可能也可能有其他副反應(yīng)發(fā)生，如金屬離子的還原或其氧化物的沉積等。1.2影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素1.2.1影響生

12、產(chǎn)率的主要因素1. 電化學(xué)當(dāng)量電化學(xué)當(dāng)量為按照法拉第定律，單位電量理論上所能電解蝕除的金屬量，例如鐵的電化學(xué)當(dāng)量為133（立方毫米/安小時(shí)）。電解磨削與電解加工時(shí)一樣，可以依據(jù)需要去除的金屬量來(lái)計(jì)算所需的電流和時(shí)間。不過(guò)由于電解時(shí)陽(yáng)極上還可能有氣體被電解析出，多損耗電能，或者由于磨削時(shí)還有機(jī)械磨削作用在內(nèi)，節(jié)省了電解蝕除金屬用的電能，所以電流效率可能小于或大于1。由于工件材料實(shí)際上是由多種金屬元素組成的，各金屬成分以及雜質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)量不一樣，所以電解蝕除速度就有差別（尤其在金屬晶格邊緣），它是造成表面粗糙度不好的原因之一。2. 電流密度提高電流密度能加速陽(yáng)極溶解。提高電流密度的途徑為：提高工作

13、電壓?？s小電極間隙。減小電解液的電阻率。提高電解液溫度等。3. 磨輪（陰極）與工件間的導(dǎo)電面積當(dāng)電流密度一定時(shí)，通過(guò)的電量與導(dǎo)電面積成正比。陰極與工件的接觸面積越大，通過(guò)的電量越多，單位時(shí)間內(nèi)金屬的去除率越大。因此，因盡可能增加兩極之間的導(dǎo)電面積，以達(dá)到提高提高生產(chǎn)率的目的。當(dāng)磨削外圓時(shí)，工件與砂輪之間的接觸面積較小，為此，可采用“中極法”，如圖1-4所示極為中極法電解磨削的原理圖。由圖可見(jiàn)，在普通砂輪之外再附加中間電極作為陰極，工件接正極，砂輪不導(dǎo)電，電解作用在中間電極和工件之間進(jìn)行，砂輪只起刮除鈍化膜的作用，從而大大增加了導(dǎo)電面積，提高生產(chǎn)率。如果利用多孔的中間電極往工件表面噴射電解液，則

14、生產(chǎn)率可更高。采用中極法的缺點(diǎn)是在外圓磨削時(shí)，加工不同直徑的外圓需更換電極。4. 磨削壓力磨削壓力越大，工件臺(tái)走刀速度越快，陽(yáng)極金屬被活化的程度越高，生產(chǎn)率也隨之提高。但過(guò)高的壓力容易使磨料磨損和脫落；減小了加工間隙，影響電解液的流入，引起火花放電或發(fā)生短路現(xiàn)象，將使生產(chǎn)率下降。通常的磨削壓采用0.1-0.3Mpa。1.2.2影響加工精度的因素1. 電解液電解液的成分直接影響到陽(yáng)極表面鈍化膜的性質(zhì)。如果所生成的鈍化膜結(jié)構(gòu)疏松，對(duì)工件表面的保護(hù)能力差，加工精度就低。要獲得高精度的零件，在加工過(guò)程中工件表面應(yīng)生成一層結(jié)構(gòu)致密、均勻、保護(hù)性能良好的低價(jià)氧化物。鈍化性電解液形成的陽(yáng)極鈍化膜不易受到破壞

15、。硼酸鹽、磷酸鹽等弱電解質(zhì)的含氧酸鹽的水溶液都是較好的鈍化性電解液。加工硬質(zhì)合金時(shí)，要適當(dāng)控制電解液的pH值，因?yàn)橛操|(zhì)合金的氧化物易溶于堿性溶液中。要得到較厚的陽(yáng)極鈍化膜。不應(yīng)采用高pH值的電解液，一般pH=7-9為宜。2. 陰極導(dǎo)電面積和磨粒軌跡電極磨削平面時(shí)，常常采用碗狀砂輪以增加陰極面積，但工件往復(fù)移動(dòng)時(shí)，陰、陽(yáng)極上各點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和軌跡的重復(fù)程度并不相等，砂輪邊緣線速度高，進(jìn)給方向兩側(cè)軌跡的重復(fù)程度較大，磨削量較多，磨出的工件往往成中凸的“魚(yú)背”形狀。工件在往復(fù)運(yùn)動(dòng)磨削過(guò)程中，由于兩極之間的接觸面積逐漸減小或逐漸增加，引起電流密度相應(yīng)的變化，造成表面電解不均勻，也會(huì)影響加工成形精度。

16、此外，雜散腐蝕尖端放電常引起棱邊塌角或側(cè)表面局部變毛糙。3. 被加工材料的性質(zhì)對(duì)成分復(fù)雜的材料，由于不同金屬元素的電極電位不同，陽(yáng)極溶解速度也不同，特別是電解磨削硬質(zhì)合金和鋼料的組合件時(shí)，問(wèn)題更為嚴(yán)重。因此，要研究適合多種金屬、同時(shí)均勻溶解的電解液配方，這是解決多金屬材料電解磨削的主要途徑。4. 機(jī)械因素電解磨削過(guò)程中，陽(yáng)極表面的活化主要是機(jī)械磨削作用，因此機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)精度、夾具精度、磨輪精度對(duì)加工精度的影響是不可忽略的。其中電解磨輪占有重要地位，它不但直接影響到加工精度，而且影響到加工間歇的穩(wěn)定。電解磨削時(shí)的加工間隙是由電解磨輪保證的，為此，除了精確休整砂輪外，砂輪的磨料應(yīng)該選擇較硬的、耐

17、磨損的材料。采用中極法磨削時(shí)，應(yīng)保持陰極的形狀正確。1.2.3影響表面粗糙度的因素1. 電參數(shù)工作電壓是影響表面粗糙度的主要因素。工作電壓低，工件表面溶解速度慢，鈍化膜不易被穿透，因而溶解作用只在表面凸處進(jìn)行，有利于提高精度。精加工時(shí)應(yīng)選用較低的工作電壓，但不能低于合金中最高分解電壓。例如，加工WC-Co系列硬質(zhì)合金時(shí)工作電壓低于3伏（因TiC的分解電壓為3V）。工作電壓過(guò)低，會(huì)使電解作用減弱，生產(chǎn)率降低，表面質(zhì)量變壞；工作電壓過(guò)高時(shí)，表面不易整平，甚至引起火花放電或電弧放電，使表面粗糙度惡化。電解磨削較合適的工作電壓一般為5-12V。此外還應(yīng)與砂輪磨削深度相配合。電流密度過(guò)高，電解作用過(guò)強(qiáng)，

18、表面粗糙度不好。電流密度過(guò)低，機(jī)械作用過(guò)強(qiáng)，也會(huì)使表面粗糙度變壞。因此，電解磨削時(shí)電流密度的選擇應(yīng)使電解作用和機(jī)械作用配合恰當(dāng)。2. 電解液電解液的成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響陽(yáng)極鈍化膜質(zhì)量和厚度的主要因素。因此為了改善表面粗糙度，常常選用鈍化型或半鈍化型電解液。為了使電解作用正常進(jìn)行，間隙中應(yīng)充滿電解液，因此電解液的流量必須充足，而且應(yīng)予過(guò)濾以保持電解液的清潔度。3. 工件材料性質(zhì)對(duì)成分復(fù)雜的材料，由于不同金屬元素的電極電位不同，陽(yáng)極溶解速度也不同，特別是電解磨削硬質(zhì)合金和鋼料的組合件時(shí)，問(wèn)題更為嚴(yán)重。因此，要研究適合多種金屬、同時(shí)均勻溶解的電解液配方，這是解決多金屬材料電解磨削的主要途徑。4. 機(jī)

19、械因素磨料粒度越細(xì)，越能均勻的出去凸起部分的鈍化膜，另一方面使加工間隙，這兩種作用都加快了整平速度，有利于改善表面粗糙度。但如果磨料過(guò)細(xì)，加工間隙過(guò)小，容易引起火花而降低表面質(zhì)量。一般磨粒在40#-100#內(nèi)選取。由于去除的是比較軟的鈍化膜，因此磨料的硬度對(duì)表面的粗糙度的影響不大。磨削壓力太小，難以去除鈍化膜；磨削壓力過(guò)大，機(jī)械切削作用強(qiáng)，磨料磨損加快，使表面粗糙度惡化。實(shí)踐證明，電解磨削終了時(shí)，切斷電源進(jìn)行短時(shí)間（1-3min）的機(jī)械修磨，可改善表面粗糙度和光亮度。1.3電解磨削用電解液及其設(shè)備1.3.1電解液電解磨削用電解液的選擇，應(yīng)該考慮一下五個(gè)方面的要求：1）能夠使金屬表面生成結(jié)構(gòu)緊密

20、、粘附力強(qiáng)的鈍化膜，以獲得良好的尺寸精度和表面粗糙度。2）導(dǎo)電性好，以獲得搞生產(chǎn)率。3）不腐蝕機(jī)床及工夾具。4）對(duì)人體和環(huán)境無(wú)危害，確保人身健康。5）經(jīng)濟(jì)效果好，價(jià)格便宜，來(lái)源豐富，在加工中不易消耗。要同時(shí)滿足上述五方面的要求是困難的。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)針對(duì)不同產(chǎn)品的技術(shù)要求，不同的材料，選用最佳的電解液。實(shí)驗(yàn)證明，亞硝酸鹽最適合于硬質(zhì)合金的電解磨削。實(shí)際生產(chǎn)中，常常還有硬質(zhì)合金和鋼料的組合件，需要同時(shí)進(jìn)行加工，就要求適合“雙金屬”的電解液。表1-1為加工硬質(zhì)合金和鋼料組合材料的“雙金屬”電解液。表1-1 雙金屬電解液電解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)電流效率電流密度表面粗糙度5.0%1.5%0.3%0.3%92.

21、9%7010 A/Ra0.1um表1-2為磨削低碳鋼和中碳鋼的電解液，用于其它鋼料磨削的電解液尚待實(shí)驗(yàn)。表1-2 磨削低碳鋼和中碳鋼的電解液電解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)電流效率電流密度表面粗糙度2.0%7%2.0%89%7810 A/Ra0.4um上述電解液中，亞硝酸鈉的主要作用是導(dǎo)電、氧化和防銹。硝酸鹽的作用主要是為了提高電解液的導(dǎo)電性，其次是硝酸根離子有可能還原為亞硝酸根離子，以補(bǔ)充電極反應(yīng)過(guò)程中亞硝酸根的消耗。磷酸氫二鈉是弱酸強(qiáng)堿鹽，使溶液成弱堿性，有利于氧化鈷、氧化鎢和氧化鐵的溶解；磷酸氫根離子還能與鈷離子絡(luò)合，生成鈷的磷酸鹽沉淀，有利于保護(hù)電解液的清潔。重鉻酸鹽和亞硝酸鹽一樣，都是強(qiáng)鈍化劑，而且可

22、以防止金屬正離子或金屬氧化物在陰極上沉積。硼砂是作為添加劑，使工件表面生成較厚的結(jié)構(gòu)緊密的鈍化膜，在一定程度上對(duì)工件棱邊和尖角起了保護(hù)作用。酒石酸鈉鉀是鈷離子的良好絡(luò)合劑，有利于電解液的清潔，促進(jìn)鈷的溶解。1.3.2電解磨削用設(shè)備電解磨削的設(shè)備主要包括直流電源、電解液系統(tǒng)和電解磨床。電解磨削用的直流電源要求有可調(diào)的電壓（5-20V）和較硬的外特性，最大工作電流視加工面積和所需生產(chǎn)率可自10-1000A不等。只要功率許可，一般可以和電解加工的直流電源設(shè)備通用。供應(yīng)電解液的循環(huán)泵一般用小型離心泵，但最好是耐酸、耐腐蝕的。還應(yīng)該有過(guò)濾和沉積電解液雜質(zhì)的裝置。在電解過(guò)程中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的氣體，如

23、一氧化碳等，因此在機(jī)床上最好設(shè)有強(qiáng)制抽氣裝置或中和裝置，否則至少要在空氣較流通的地方操作。電解液的噴射一般都用管子和便噴嘴，噴嘴接到砂輪的上方，向工作區(qū)域噴射電解液。電解磨床與一般磨床相仿，在沒(méi)有專(zhuān)用磨床時(shí)，可以用其它磨床改裝，改裝工作主要有：增加電刷導(dǎo)電裝置。將砂輪主軸和床身絕緣，不讓電流有可能在軸承的摩擦面間流動(dòng)。將工具、夾具和機(jī)床絕緣。增加機(jī)床對(duì)電解溶液的防濺防銹裝置。為了減輕和避免機(jī)床的腐蝕，機(jī)床與電解液接觸的部分應(yīng)選擇耐腐蝕性較好的材料。機(jī)床主軸應(yīng)保證砂輪工作面的振擺量不大于0.01-0.02mm，否則不僅磨削時(shí)接觸不均勻，而且不能保證合理的電極間歇。電解磨削一般需要專(zhuān)用制造的導(dǎo)電砂

24、輪，常用的有銅基和石墨兩種。銅基導(dǎo)電砂輪的導(dǎo)電性能好，加工間隙可采用反電解法得到，即把電解砂輪接陽(yáng)極，進(jìn)行電解，此時(shí)銅基逐漸被溶解，達(dá)到所需的溶解量（即加工間隙值）后，停止反電解，磨粒暴露在銅基之外的尺寸即為所需的加工間隙，所以銅基砂輪的加工生產(chǎn)率高。石墨砂輪不能反電解加工，但磨削時(shí)石墨與工件之間會(huì)產(chǎn)生火花放電，同時(shí)具有電解磨削和電火花磨削雙重作用。在斷電后的精磨過(guò)程中，石墨具有潤(rùn)滑、拋光的作用，可獲得較好的表面粗糙度。導(dǎo)電砂輪的磨料有燒結(jié)剛玉、白剛玉、高強(qiáng)度陶瓷、碳化硅、碳化硼、人造寶石、金剛石等多種。最常用的是金剛石導(dǎo)電砂輪，因?yàn)榻饎偸チ＞哂泻芨叩哪湍バ?，能比較穩(wěn)定的保持兩極間的距離，是

25、加工間隙穩(wěn)定，而且可以在斷電后對(duì)象硬質(zhì)合金一類(lèi)的高硬度材料進(jìn)行精磨，可提高精度和改善表面粗糙度。金剛石砂輪有銅、鎳、鈷、鑄鐵粉末燒結(jié)的多種，也可用反電解法修磨砂輪。1.4電解磨削的應(yīng)用電解磨削主要集中了電解加工和機(jī)械磨削的優(yōu)點(diǎn)，因此在生產(chǎn)中已用來(lái)磨削一些高硬度的零件，如各種硬質(zhì)合金刀具、量具、擠壓拉絲模具、軋輥等。對(duì)于普通磨削很難加工的小孔、深孔、薄壁筒、細(xì)長(zhǎng)桿等零件，電解磨削也能顯出優(yōu)越性。對(duì)于復(fù)雜型面的零件，也可采用電解研磨和電解衍磨，因此電解磨削的應(yīng)用范圍正在日益擴(kuò)大。1.4.1硬質(zhì)合金刀具的電解磨削用氧化鋁導(dǎo)電砂輪電解磨削硬質(zhì)合金車(chē)刀和銑刀，表面粗糙度可達(dá)Ra0.2-0.1um，刃口半

26、徑小于0.02mm，平直度也較普通砂輪磨出的好。采用金剛石導(dǎo)電砂輪磨削加工精密絲杠的硬質(zhì)合金成型刀具，表面粗糙度可小于Ra0.016um，刃口非常鋒利，完全達(dá)到精車(chē)精密絲杠的要求。所用電解液為亞硝酸鈉9.6%、硝酸鈉0.3%、磷酸氫二鈉0.3%的水溶液（指質(zhì)量分?jǐn)?shù)），加入少量的丙三醇（甘油），可以改善表面粗糙度。電壓為6-8V，加工時(shí)的壓力為0.1MPa。實(shí)踐證明，采用電解磨削工藝不僅比單純用金剛石砂輪磨削時(shí)效率提高2-3倍，而且大大節(jié)省了金剛石砂輪，一個(gè)金剛石導(dǎo)電砂輪可用5-6年。用電解磨削軋制鉆頭，生產(chǎn)率和質(zhì)量都比普通砂輪磨削時(shí)為高，而砂輪消耗和成本大為降低。1.4.2硬質(zhì)合金軋輥的電解磨

27、削硬質(zhì)合金軋輥如圖1-6所示。采用金剛石導(dǎo)電砂輪進(jìn)行電解成形磨削，軋輥的形槽精度為0.02mm，形槽位置精度為0.01mm，表面粗糙度為Ra0.2um，工件表面不會(huì)產(chǎn)生微裂紋，無(wú)殘余應(yīng)力，加工效率高，并大大提高了金剛石砂輪的使用壽命，其磨削比為138（磨削量立方厘米/磨削損耗量立方厘米）。所采用的導(dǎo)電砂輪為金屬（銅粉）結(jié)合劑的人造金剛石砂輪，磨料粒度為60-1000目，外圓砂輪直徑為300mm，磨削形槽的成形砂輪直徑為260mm。電解液成分為亞硝酸鈉9.6%、硝酸鈉0.3%、磷酸氫二鈉0.3%酒石酸鉀鈉0.1%、其余為水（指質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。粗磨的加工參數(shù)為：電壓12V，電流密度15-25A/平方厘

28、米，砂輪轉(zhuǎn)速2900r/min，工作轉(zhuǎn)速0.025 r/min，一次進(jìn)刀深度2.5mm。精加工的加工參數(shù)為電壓10V，工件轉(zhuǎn)速16r/min,工作臺(tái)移動(dòng)速度0.6mm/min。1.4.3電解珩磨對(duì)于小孔、深孔、薄壁筒等零件，可選用電解珩磨。圖1-7為電解珩磨加工深孔示意圖。普通的珩磨機(jī)床及珩磨頭稍加改裝，很容易實(shí)現(xiàn)電解珩磨。電解珩磨的電參數(shù)可以很大范圍內(nèi)變化，電壓為3-30V，電流密度為0.2-1A/。電解珩磨的生產(chǎn)率比普通珩磨的高，表面粗糙度也得到改善。齒輪的電解珩磨已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，它的生產(chǎn)率比機(jī)械珩齒高，珩輪的磨損量也小。電解珩輪是由金屬齒片和珩輪齒片相間而形成的，如圖1-8所示，金屬

29、齒形略小于珩磨輪齒片的齒形，從而保持一定的加工加工間隙1.4.4電解研磨將電解加工與機(jī)械研磨結(jié)合在一起，就構(gòu)成了一種新的加工方法電解研磨，見(jiàn)圖1-9.電解研磨加工采用鈍化型電解液，利用機(jī)械研磨能去除表面微觀不平度各高點(diǎn)的鈍化膜，使其露出基體金屬并再次形成新的 鈍化膜，實(shí)現(xiàn)表面的鏡面加工。電解研磨按磨料是否粘固在彈性合成無(wú)紡布上可分為固定磨料加工和流動(dòng)磨料加工兩種。固定磨料加工是將磨粒粘在無(wú)紡布上之后包覆在工具陰極上，無(wú)紡布的厚度即為電解間隙。當(dāng)工具陰極與工件表面蟲(chóng)棉電解液并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，工件表面將依次被電解，形成鈍化膜，同時(shí)受到磨粒的研磨作用，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。流動(dòng)磨料電解研磨加工時(shí)工具陰極只包覆

30、彈性合成無(wú)紡布，極細(xì)的磨料則懸浮在電解液中，因此磨料研磨時(shí)的研磨軌跡就 更加雜亂而無(wú)規(guī)律，這正是獲得鏡面的主要原因。電解研磨可以對(duì)碳鋼、合金鋼、不銹鋼進(jìn)行加工。一般選用20%(指質(zhì)量分?jǐn)?shù))作電解液，電解間隙為1-2mm左右，電流密度一般在1-2A。這中加工方法目前已應(yīng)用于金屬冷軋軋輥、大型船用柴油機(jī)軸類(lèi)零件、大型不銹鋼化工容器內(nèi)壁以及不銹鋼太陽(yáng)能電池基板的鏡面加工。1.5電解磨削存在的問(wèn)題及前景近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,一些尖端科學(xué)部門(mén)和新興工作領(lǐng)域的許多裝備常常在高溫、高壓、高速以及惡劣環(huán)境中工作,因而高硬、難熔及具有特殊物理性能的材料得到廣泛應(yīng)用。材料愈來(lái)愈難以加工。這就促進(jìn)了電解磨

31、削的發(fā)展,其應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。金屬鏡面電解研磨已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。表面粗糙度可達(dá)到Ra00250008m。齒輪的電解珩磨已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。生產(chǎn)率高于機(jī)械珩磨,珩輪磨損量也小。對(duì)于普通磨削很難以加工的細(xì)長(zhǎng)桿、薄壁套、成型面、深孔、小孔類(lèi)零件電解磨削也能顯示出優(yōu)越性。例如,用金剛石導(dǎo)電砂輪對(duì)硬質(zhì)合金軋輥進(jìn)行電解成型磨削,型槽精度可達(dá)02m,型槽位置精度為001mm,表面粗糙度為Ra02m。二、UG建模操作步驟：新創(chuàng)建一個(gè)UG文件，進(jìn)入建模功能。創(chuàng)建曲線，利用曲線的偏置功能，來(lái)偏置樣條曲線。再利用直線功能，創(chuàng)建兩條直線連接樣條曲線和偏置曲線。利用拉伸功能，沿zc軸方向，拉伸整個(gè)封閉曲線，再利用邊倒

32、圓功能，選取倒圓邊，按照提示的倒圓半徑對(duì)不同的邊緣進(jìn)行倒圓操作。移動(dòng)坐標(biāo)系到前端面上直邊的左端面處，并保持xc軸方向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系90度，然后利用橢圓功能，創(chuàng)建橢圓。利用對(duì)象變換操作的平移方式，設(shè)置坐標(biāo)增量，來(lái)移動(dòng)橢圓曲線。再通過(guò)橢圓的兩個(gè)相對(duì)四分點(diǎn)創(chuàng)建一條直線。利用剪裁曲線功能，來(lái)剪裁曲線。利用拉伸功能，拉伸上步的封閉曲線。利用曲線圓角功能，以?xún)蓪?duì)象圓角和半徑方式對(duì)輪廓曲線進(jìn)行圓角操作。再利用對(duì)象變換功能，設(shè)置坐標(biāo)增量來(lái)移動(dòng)輪廓曲線。利用拉伸功能，選取輪廓曲線，沿系統(tǒng)缺省拉伸方向拉伸它，最后進(jìn)行“并”操作。利用邊倒圓角功能，選取倒圓邊，按照提示的倒圓半徑對(duì)不同的邊緣進(jìn)行倒圓操作，即可完成整個(gè)實(shí)

33、體建模,結(jié)果見(jiàn)圖2-1和2-2。三、快速原型制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）對(duì)快速成型機(jī)進(jìn)行感性認(rèn)識(shí)，并掌握快速成型機(jī)的工作原理；2）掌握快速原型制造方法，（選擇性激光燒結(jié)SLS）；3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生體會(huì)快速原型制造的特點(diǎn)。（縮短產(chǎn)品上市時(shí)間提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化設(shè)計(jì)）；4） 使用工程軟件進(jìn)行實(shí)體建模、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換成STL格式）。3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1）使用工程軟件進(jìn)行實(shí)體建模、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換成STL格式）；2）產(chǎn)品激光燒結(jié)；3）產(chǎn)品后置處理。3.3 實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)：1）掌握快速成型的原理；2）掌握激光燒結(jié)主要參數(shù)的范圍。3.4 試驗(yàn)原理流程圖：3.5實(shí)驗(yàn)步驟：1.快速成型原理快速成型（R

34、apid Prototyping）是將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）、激光、機(jī)密伺服驅(qū)動(dòng)和新材料等先進(jìn)技術(shù)集于一體。依據(jù)工件的三維模型，進(jìn)行分層切片，得到各層截面的二維輪廓。按照這些輪廓，燒結(jié)一層層粉末材料，形成各個(gè)截面輪廓并逐步疊加成三維工件。2.快速成型技術(shù)的應(yīng)用1) 塑料功能產(chǎn)品；2) 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)樣品；3) 模具制造（鑄造模具、消失模具）；4) 醫(yī)療產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。3.三維模型設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換1) 三維模型數(shù)據(jù)來(lái)源快速成型的數(shù)據(jù)模型來(lái)源主要有兩個(gè)方面：各種三維設(shè)計(jì)軟件及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口；各種醫(yī)療CT數(shù)據(jù)。2) 三維模型設(shè)計(jì)三維模型可以通過(guò)各種大型工程軟件

35、進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)在應(yīng)用較為廣泛有Pro/Engineer、Unigraphics、CATIA等。下面主要以Unigraphics為例進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)，根據(jù)快速成型的特點(diǎn)，模型一般應(yīng)為薄壁中空為好，變形小，乘興精度高。設(shè)計(jì)模型如圖3-3所示。3) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換快速原型的數(shù)據(jù)模型格式為STL文件，所以在進(jìn)行激光燒結(jié)必須進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換主要數(shù)據(jù)如圖3-4所示。4.快速成型機(jī)的基本組成快速成型機(jī)主要有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、主機(jī)、激光器冷卻器三部分組成具體結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。5.成型方向的選擇 在選擇工件成型方向時(shí)，主要考慮成型方向?qū)ぜ焚|(zhì)的影響、和成型方向?qū)χ谱鲿r(shí)間的影響等方面的因素。由于快速成型在X-Y方向的

36、成型精度比Z方向的成型精度高，所以，應(yīng)將精度要求高的輪廓盡可能的放置在X-Y平面內(nèi)。工件的燒結(jié)層厚很小，一般為0.1MM，所以選擇成型方向時(shí)應(yīng)使燒結(jié)時(shí)間最短。6.快速成型燒結(jié)調(diào)試 快速成型機(jī)的控制系統(tǒng)為HPRS2003，整個(gè)成型過(guò)程都是由其控制。工件在燒結(jié)之前必須進(jìn)行加熱和成形鋪粉工作，控制調(diào)試工作操作界面如圖4所示。成型燒結(jié)必須有一定的溫度，所以必須進(jìn)行加熱，加熱操作界面如圖3-4所示。7.燒結(jié)制造參數(shù)設(shè)置進(jìn)行燒結(jié)必須設(shè)置合理的制造參數(shù)，其中最主要的是激光功率和單層厚度。激光功率一般在20%左右，與選擇的單層厚度有關(guān)。單層厚度的變化范圍0.075-0.3mm之間經(jīng)常選用0.1mm。使用多層燒結(jié)。制造參數(shù)設(shè)置界面如圖3-5所示。8.產(chǎn)品后置處理粉末燒結(jié)的快速成型產(chǎn)品后置處理有兩種方法，浸蠟和掛樹(shù)脂兩種方法。浸蠟后置處理工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，注意防止變形。下面主要介紹掛樹(shù)脂的工藝過(guò)程及方法。按照這些輪廓，