硬质合金的电解磨削加工.pdf

硬质合金的电解磨削加工 洛阳轴承研究所 河南洛阳 随着现代工业的高速发展 硬质合金材料作 为模具及结构零件引起人们极大兴趣 创造出一 系列高硬度 耐磨 耐高温的优质硬质合金 但是 也给加工方面带来了一定的困难 为此对硬质合 金的加工做了大量的研究 提出用电解磨削法加 工硬质合金的工艺 并分析了加工参数对硬质合 金的加工精度 表面粗糙度的影响 本文主要介 绍硬质合金的电解磨削加工 硬质合金的电解磨削 电解磨削加工是借助于电解加工与机械磨削 的综合作用达到对硬质合金进行加工 其中电解 加工起主要作用 约占 结构与原理 电解磨削主要由直流电源 机床 液压系统三 大部分组成 如图 所示 电解磨削时 硬质合金工件接直流电源的正 极 金刚石导电磨轮接直流电源的负极 两者保持 一定的接触压力 与磨轮表面突出的磨料 金刚 石 保持一定的电解间隙 并向间隙中供给电解 液 当接通电源后 工件表面发生电化学反应 硬 质合金被电解 并在其表面上形成一层极薄的氧 化膜 电解膜 其硬度远低于硬质合金本身 这 层氧化膜被高速旋转的金刚石磨轮不断的刮除并 随着电解液带走 使新的工件表面漏出 继续产 生电解反应 电解和氧化膜的刮除交替进行 使 硬质合金连续加工形成光滑的表面并达到一定的 尺寸精度 电解磨削硬质合金的电化学反应 直流电源 电解液 夹具 阳极 硬质合金工 件 A 电解液泵 B 电解液调节阀 电解液喷嘴 金 刚石导电磨轮 阴极 图 电解磨削装置 硬质合金以坚硬的碳化物 CD D 为主要 成分 以添加剂金属 D 为粘结剂 经压制烧结而 成 根据电化学反应 金属钴在 E 时开始溶 解 生成 D FG DF H D I I D I II FG D FG 而碳化钨溶解是从 E 开始 碳化钛到 E 才 开始溶解 CDI BFG CF I DI G F I B CDI FG CF I DF I G F I DI FG F I DI G F I DI FG F I DF I G F I 加工参数 电源 电解磨削用电源为直流电源 电压为 轴承 J 万方数据 电流为 0 8 1 1 0 1 其 余 电解液的使用温度为 左右 电解 磨轮的线速度一般为 A 与工件 接触长度不得超过 这是防止电解液沸腾 的临界长度 3硬质合金材料去除的速度与精度 硬质合金材料去除速度与电流密度成正比 在一定的合金材料和电解液组合以及一定的电解 液沸点条件下 电流密度是受阳极溶解速度限制 的 电解磨削硬质合金材料的生产率一般是每 A 电流去除 电流密度为 55 时 端面磨削的进给速度为 A 一 次走刀磨削的典型尺寸精度可达 B 如 果磨削后在无电解作用下再磨削一次 精度可达 到 B 磨外部轮廓时 工件上的圆角半径 约为 磨内凹轮廓的圆度半径则限制在 6 之间 电解磨削硬质合金材料去 除速度是普通磨削方法的 3 6 倍 表面质量 电解磨削加工硬质合金一般的表面粗糙度是 6 但也可以达到 工件的表面与金相抛光获得的表面类似 而 且工件的硬度对被加工表面质量无影响 加工 时 被加工表面不会引起内应力和热影响区 这两 点使生产的工件具有高的表面完整性 设备与工具 磨床结构必须有足够的刚度 以便在磨轮与 工件之间达到 C2 的弯曲应力时仍能保持精 度 机床需要一些加压和过滤电解液的耐腐蚀附 属设备 控制设备 夹具和机械 电气系统要合适 的材料制造或加涂层 使之能在盐雾的环境下工 作 电解磨轮用金刚砂导电磨轮能够导电 不导 电的磨粒磨轮也可以 但是效果不如金刚石好 电解液喷嘴的材料一般用耐热的有机玻璃或其他 相当的绝缘材料制造 工件夹具用铜或铜合金材 料制造 设计机构应使极性为阴极和阳极的零件 在电解磨削中相互绝缘 以保证机床的正常工作 主要工艺参数的讨论 电流密度及电压 在电解磨削过程中 电流密度是决定生产率 的主要因素 生产率随着电解密度的增大而提高 但是电流密度过大或过小都会降低加工精度及表 面质量 在实际生产中 不宜无限制地升高电压 电压过高会引起火花放电 影响工件的表面质量 电解磨削硬质合金时 电流密度在 时的 生产率最高 实际所用的电流密度为 电压为 5 粗磨时电流为 精磨时为 加工间隙 在一定电压下 加工间隙小 可获得较高的电 流密度 提高生产率 使加工表面平整 精度高 但是间隙过小 电解液就不易引进或分布不均 容 易引起火花放电 加剧磨轮的磨损 一般采用的 加工间隙为 磨削压力 磨削压力增大 生产率也增大 随着压力的不 断增大 电解间隙相应减小 容易产生火花放电 反之磨削压力过低 氧化膜去除不充分 加工效率 和表面质量都随之降低 因此磨削压力应以不产 生火花放电并能充分刮除氧化膜为原则 一般磨 削压力推荐使用 C2 3工件与磨轮的接触面积 接触面积增大 直流电源能自动输入较大的 轴承 D 万方数据 电流而使生产率提高 并且表面质量仍然良好 因此在电解磨削时 应尽量使磨轮与工件保持最 大的接触面积 磨轮转速 增大磨轮转速 可使电解间隙中的电解液供 应充分 交替迅速 同时提高机械磨削作用 使生 产率提高 但不能过高 一般磨轮线速度为 电解液供给量 电解液的流量应保证充分并均匀地进入电解 间隙 一般立式电解平面磨床电解液的流量为 内外圆电解磨床电解液流量为 电解液喷嘴的安装也很重要 因为这有 助于将电解作用限制在磨轮和工件相接触的加工 间隙之间 喷嘴必须紧靠磨轮的外表面牢固地安 装 并带有空气刮板 这样喷嘴就会使转动着的磨 轮外缘的空气层破裂 一般电解液的压力为 01 温度一般控制在 2 33 4之间 3结论 3 生产率高 硬质合金的电解磨削生产率比一般的机械磨 削高 5 倍 特别是增大导电金刚石磨轮和硬质 合金工件的接触面积时 生产率更高 3 表面质量好 电解磨削硬质合金工件时能获得很高的表面 质量 一般表面粗糙度可达 以上 最高 可达到 并呈镜面 当生产率随着加 工电流提高时 对工件表面质量影响不大 而且 被加工表面不会引起内应力和热影响区 使硬质 合金表面具有很高的表面完整性 这是其他机械 加工所不能相比的 3 3精度高 随着硬质合金电解磨削工艺的发展 采用既 能电解磨削又能进行单独机械磨削的金刚石电解 磨轮 在电解磨削后切掉电源 直接进行单独的机 械磨削就能得到与机械磨削相同的加工精度 3 磨轮损耗小 电解磨轮中的磨料在电解磨削加工中 仅起 保持电解间隙和刮除氧化膜作用 减少了磨料的 磨损 电解磨削用金刚石磨轮的损耗为单独机械 磨削用金刚石砂轮的 综上所述 硬质合金电解磨削和常规机械加 工方法相比 具有其独特的优越性 大幅提高了 硬质合金加工的生产率 表面质量和精度 是目前 硬质合金较理想的加工方法 第一作者 孙永安特种材料开发部工程师 收稿日期 6 6 5 编辑 聂龙宣 双列角接触球轴承轴向游隙控制 西北轴承股份有限公司 宁夏银川 刘志英李国庆 双列角接触球轴承是我公司为钢铁 矿山 板 材和高速线材轧机等行业配套开发的新产品 在 开发试制过程中 存在的主要问题是轴承游隙不 好控制 不能稳定达到设计要求 合套率低 我们 通过几种规格产品的试制 摸索出了一定规律和 解决问题的方法 影响轴向游隙的主要因素 以双内圈角接触球轴承为例 影响轴向游隙 的主要因素有 内 外沟道的形状误差 即沟 误差 沟