第4章_电化学加工

1、第4章 电化学加工 电化学加工(Electrochemical Machining，ECM)是特种加工的一个重要分支，目前已成为一种较为成熟的特种加工工艺，被广泛应用于众多领域。根据加工原理，电化学加工可分为以下三大类： (1) 利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料。 (2) 利用电化学阴极沉积的原理进行镀覆加工。 (3) 利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工。第一节第一节 电化学加工原理及分类电化学加工原理及分类n电子导体（金属）电子导体（金属）n自由电子定向移动而自由电子定向移动而形成电流形成电流n离子导体（溶液）离子导体（溶液）n溶液中的正负离子移溶液中的正负离子移动而形成

2、电流动而形成电流CuCu12VieCu2+H+ Cl-OH- CuCl2溶液中的电化学反应溶液中的电化学反应电化学反应电化学反应n阳极：氧化阳极：氧化 溶解溶解nCuCu2+ + 2en阴极：还原阴极：还原 沉积沉积nCu2+ + 2e Cun电化学反应电化学反应n在阴、阳极表面发生得在阴、阳极表面发生得失电子的化学反应失电子的化学反应CuCu12VieCu2+H+ Cl-OH- CuCl2溶液中的电化学反应溶液中的电化学反应电解质溶液电解质溶液n电解质：电解质：溶于水后能导电的物质溶于水后能导电的物质n电解质溶液：电解质溶液：电解质电解质+ +水，简称电解液水，简称电解液n电解质电离：电解质

3、电离：如，离子型晶体如，离子型晶体NaClNaCl Na+ + Cl- n强电解质：强电解质：在水中在水中100%电离电离强酸、强碱、大多数盐类强酸、强碱、大多数盐类n弱电解质：弱电解质：仅有一部分电离仅有一部分电离氨氨( (NH3) ) 、醋酸、醋酸( (CH3COOH) ) 电极电位电极电位图4-3活泼金属的双电层图4-4不活泼金属的双电层电极电位n电极电位的形成n金属、电解质溶液n双电层的形成n电极电位n标准氢电极n标准电极电位：25 时，金属与该金属离子的有效质量分数为1g/l的溶液中。 （表4-1）n原电池和电解n原电池：电极电位差n电极材料相同，电解液不同（盐桥）n电解液相同，电极

4、材料不同n电解：直流电源、电极、电解液图4-2原电池示意图电极电位与离子质量份数的关系n能斯特公式nU=U0（0.059/n)lganU平衡电极电位差（V）nU0标准电极电位差（V）nN 电极反应得失电子数na 离子的有效质量分数n“+”号用于计算金属； “-”号用于计算非金属电极的极化电极的极化n两极间无电流通过时：平衡电极电位两极间无电流通过时：平衡电极电位n两极间有电流通过时：两极间有电流通过时：n阳极：电极电位阳极：电极电位向正移向正移n阴极：电极电位阴极：电极电位向负移向负移n极化现象：极化现象：电流密度增大时，两极电位增电流密度增大时，两极电位增大的现象大的现象v 超电位：超电位：

5、 极化后的电极电位与平衡电极极化后的电极电位与平衡电极电位之差电位之差n产生超电位的原因：产生超电位的原因：n浓差极化（在阳极）浓差极化（在阳极）n电化学极化（在阴极）电化学极化（在阴极）+V-V电位电位i阳极阳极阴极阴极钝化现象钝化现象n成相理论成相理论n在表面形成薄膜（氧化物、氢在表面形成薄膜（氧化物、氢氧化物或盐类）氧化物或盐类）n吸附理论吸附理论n在表面形成氧的吸附层在表面形成氧的吸附层Ulgi活化活化电化学加工的分类电化学加工的分类 类 别 加工方法(及原理) 加 工 类 型电解加工(阳极溶解)电解抛光(阳极溶解)用于形状、尺寸加工用于表面加工，去毛刺电镀(阴极沉积)局部涂镀(阴极沉

6、积)复合电镀(阴极沉积)电铸(阴极沉积)用于表面加工，装饰用于表面加工，尺寸修复用于表面加工，磨具制造用于制造复杂形状的电极，复制精密、复杂的花纹模具电化学加工的分类电化学加工的分类电解磨削，包括电解珩磨、电解研磨(阳极溶解，机械刮除)电解电火花复合加工(阳极溶解、电火花蚀除)电化学阳极机械加工(阳极溶解、电火花蚀除、机械刮除)用于形状、尺寸加工、超精、光整加工、镜面加工用于形状、尺寸加工用于形状、尺寸加工，高速切断、下料第二节 电解加工（ECM）n电解加工过程n工件：接正极，阳极溶解n工具：接负极，阴极还原n工作液：NaCl电解液n电解加工的工艺条件n工具和工件之间保持很小的间隙0.11mm

7、n电解液从加工间隙不断高速（6 30m/s）流过n工件阳极和工具阴极接直流电源（10 24V)图4-6电解加工示意图1直流电源2工具阴极3工件阳极4电解液泵5电解液图4-7电解加工成形原理电解加工的特点n1）加工范围广n不受金属材料本身力学性能的限制，可以加工硬质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等高硬度、高强度及韧性金属材料，并可加工叶片、锻模等各种复杂型面。n2) 生产率高n约为电火花加工的510倍，在某些情况下，比切削加工的生产率还高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。n3) 加工表面质量好n可以达到较好的表面粗糙度(Ra1.250.2m)和0.1mm左右的平均加工精度。n4)

8、 无残余应力无变形n由于加工过程中不存在机械切削力，所以不会产生由切削力所引起的残余应力和变形，没有飞边毛刺。n5) 工具不损耗n加工过程中阴极工具在理论上不会耗损，可长期使用。电解加工的主要缺点和局限性n1) 1) 不易达到较高的加工精度和加工稳定性。不易达到较高的加工精度和加工稳定性。n2) 2) 电极工具的设计和修正比较麻烦，因而很电极工具的设计和修正比较麻烦，因而很难适用于单件生产。难适用于单件生产。n3) 3) 电解加工的附属设备较多，占地面积较大，电解加工的附属设备较多，占地面积较大，机床要有足够的刚性和防腐性能，造价较高。机床要有足够的刚性和防腐性能，造价较高。n4) 4) 电解

9、产物需进行妥善处理，否则将污染环电解产物需进行妥善处理，否则将污染环境。境。电解加工时的电极反应n电解加工钢：电解液，电解液，14%14%18%18%的的NaClNaCl水溶液水溶液n阳极反应：失去电子被氧化n可能反应：nFe2e FeFe2e Fe+2 +2 （-0.59V-0.59V）nFe3e Fe+3 （-0.323V） n4OH-4eO2+2H2O （0.867V） n2Cl-2eCl2 （1.334V）n实际反应：nFe2e FeFe2e Fe+2+2n化合反应： Fe+2+2OH-Fe（OH）2 （墨绿色的絮状物 ）n沉淀物的氧化： 4Fe（OH）2+2H2O+O24Fe（OH）

10、3 （黄褐色沉淀）电解加工时的电极反应n阴极反应：得到电子被还原n可能反应：n2H+ +2e H2 （-0.42V）nNa+ +e Na (-2.69V)n实际反应：n2H+2e H2电解加工过程中的电能利用nU=Ua+UR+UcnUc 阴极反应压降：电化学极化nUR 电解液电阻的压降UR=IRnUa 阳极反应压降：n阳极极化图4-8电解加工间隙内的电压分布阳极压降欧姆压降阴极压降三 电解液内容：内容：n电解液的作用与要求电解液的作用与要求n三种常用的电解液的特性三种常用的电解液的特性n电解液对加工过程的影响电解液对加工过程的影响n电解液的流速和流向电解液出水口的布局电解液的流速和流向电解液出

11、水口的布局电解液的作用1. 作为到电介质传递电流作为到电介质传递电流2. 在电场作用下进行电化学反应，使阳极在电场作用下进行电化学反应，使阳极溶解能顺利而有控制地进行溶解能顺利而有控制地进行3. 及时地把加工间隙内产生的电解产物及及时地把加工间隙内产生的电解产物及热量带走，起到更新和冷却作用热量带走，起到更新和冷却作用电解液的要求1. 具有足够的蚀除速度具有足够的蚀除速度2. 具有较高的加工精度和表面质量具有较高的加工精度和表面质量3. 阳极反应的最终产物应是阳极反应的最终产物应是不溶性不溶性的化合物的化合物4. 希望：性能稳定、操作安全、对设备腐蚀希望：性能稳定、操作安全、对设备腐蚀小及价格

12、便宜等小及价格便宜等三种常用的电解液三种常用的电解液n电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液和电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液和碱性溶液。其中，碱性溶液。其中，中性的盐溶液中性的盐溶液应用价应用价普遍，原因：腐蚀性小、使用安全。普遍，原因：腐蚀性小、使用安全。n常用的电解液：常用的电解液：nNaClNaCl蚀除效率高，有杂散腐蚀蚀除效率高，有杂散腐蚀nNaNONaNO3 3钝化型电解液钝化型电解液nNaClONaClO3 3 钝化型电解液钝化型电解液常用的电解液常用的电解液NaCln强电解质溶液，强电解质溶液，100%溶解溶解n电流效率高，表面粗糙度好电流效率高，表面粗糙度好nClCl- -离子是活

13、性离子，不易产离子是活性离子，不易产 生钝化现象，也因此杂散腐蚀大，复制精度差。生钝化现象，也因此杂散腐蚀大，复制精度差。n没有或很少有析氧反应没有或很少有析氧反应n价格便宜，货源充足价格便宜，货源充足n通常在通常在2535下使用，加工钛合金是须在下使用，加工钛合金是须在4040以上以上n为降低杂散腐蚀，采用较低的质量分数为降低杂散腐蚀，采用较低的质量分数5%10%图4-10杂散腐蚀能力比较常用的电解液常用的电解液NaNO3n是钝化型电解液，具有是钝化型电解液，具有“切断间隙切断间隙”特性特性AB-AB-正常电解正常电解BC-BC-由于钝化引起由于钝化引起的超电位，使电的超电位，使电流急剧下降

14、流急剧下降CD-CD-钝化膜逐渐遭钝化膜逐渐遭到破坏到破坏DE-DE-超钝化状态超钝化状态图4-9钢在NaNO3电解液中的极化曲线常用的电解液常用的电解液NaNO3（续）n由于由于BCBC段的钝化保护，阻断了电极的段的钝化保护，阻断了电极的溶解，此时电流效率为溶解，此时电流效率为0 0，这种特性称，这种特性称为为切断间隙特性切断间隙特性。同时也称这种电解。同时也称这种电解液为液为钝化型电解液钝化型电解液。n切断间隙（切断间隙（5%5%NaNONaNO3 3时时0.780.78mmmm左右）左右）n价格适中，价格适中，NaClNaCl的一倍的一倍n加工效率较低加工效率较低n阴极有氨气析出，会有损

15、耗。阴极有氨气析出，会有损耗。图4-11 NaNO3电解液的成形精度常用的电解液常用的电解液NaClO3n与与NaNONaNO3 3基本相同，都是钝化型电解液。基本相同，都是钝化型电解液。n电流效率不同，比电流效率不同，比NaNONaNO3 3大大n切断间隙大（切断间隙大（1.251.25mmmm左右）左右）n价格比较高（价格比较高（NaNONaNO3 3的的5 5倍）倍）n强氧化剂，必须注意安全防火强氧化剂，必须注意安全防火n加工过程中，加工过程中，ClCl- -离子不断增加，电解液有离子不断增加，电解液有损耗，同时损耗，同时ClCl- -离子增加后杂散腐蚀增加，离子增加后杂散腐蚀增加，需要

16、注意需要注意ClCl- -离子质量分数离子质量分数三种电解液的电解效率比较 NaClO3 NaCl 100% i O 三种电解液的三种电解液的 -i 曲线曲线 NaNO3 ia i”a 电解液中加添加剂n三种电解液都有各自的缺点，为了改善电解三种电解液都有各自的缺点，为了改善电解液的特性，可以在电解液中添加其它电解质液的特性，可以在电解液中添加其它电解质（添加剂）。如：（添加剂）。如：在在NaClNaCl中加入中加入磷酸盐磷酸盐可产生钝化性抑制膜可产生钝化性抑制膜在在NaNONaNO3 3加入少量的加入少量的NaClNaCl提高其生产率提高其生产率为提高表面质量可加入为提高表面质量可加入等等（

17、少量（少量NaFNaF可改善表面质量）可改善表面质量）电解液参数对加工过程的影响n电解液参数电解液参数：n成份、浓度、温度、酸度（成份、浓度、温度、酸度（PHPH值）及粘性。值）及粘性。n浓度：浓度：NaClNaCl 1015%;1015%;NaNONaNO3 3 20%;NaClO 20%;NaClO3 3 1535% 1535%n温度：温度：30403040n酸度：会使金属的溶解条件变坏酸度：会使金属的溶解条件变坏n粘性：影响电解液的流动粘性：影响电解液的流动n水的分解、蒸发及电解质的分解是影响电解质溶水的分解、蒸发及电解质的分解是影响电解质溶液的浓度变化的主要原因液的浓度变化的主要原因n

18、电解质溶液的质量分数和温度的变化直接影响加电解质溶液的质量分数和温度的变化直接影响加工精度的稳定性。工精度的稳定性。常用电解液配方及参数表4-4电解液配方及电参数加工材料电解液配方(质量分数)电压/V电流密度/Ad各种碳钢、合金钢、耐热钢、不锈钢等(1)NaCl10%15%5510200(2)NaCl10%+NaNO325%(3)NaCl10%+NaNO330%101510150硬质合金NaCl15%+NaOH15%+酒石酸20%152550100铜、黄铜、铜合金、铝合金等NH4Cl18%或NaNO312%152510100电解液的流速和流向n电解液的流动是把电解液的流动是把氢气氢气、金属氢化

19、物金属氢化物等电解产物和等电解产物和加工区域的加工区域的热量热量带走，因此，必须有足够的流速。带走，因此，必须有足够的流速。n流向有：正向流动、反向流动和横向流动三种。流向有：正向流动、反向流动和横向流动三种。n出口处，由于有大量的氢气及氢氧化物，表面粗糙出口处，由于有大量的氢气及氢氧化物，表面粗糙度变差。度变差。图4-13电解液的流向a)正向流动b)反向流动c)横向流动电解液出水口的布局n保证电解液流场尽量保证电解液流场尽量 均匀。即使不能保证均匀。即使不能保证 均匀，也必须保证没均匀，也必须保证没 有死角有死角。图4-14出水口布局对流场的影响图4-15流线夹角小于90时形成死水区a)、b

20、)正向流动c)、d)反向流动电解加工的基本规律（一）生产率及其影响因素1.金属的电化学当量2.电流密度3.电极间隙大小和蚀除速度的关系（二）精度成形规律1.端面平衡间隙2.法向平衡间隙3.侧面间隙（三）表面质量生产率及其影响因素影响生产率因素有：影响生产率因素有：1.金属的电化学当量金属的电化学当量2.电流密度电流密度3.间隙的大小间隙的大小4.另外，电解液及其它参数也有影响另外，电解液及其它参数也有影响金属的电化学当量与生产率的关系根据法拉第电解定律：根据法拉第电解定律：n质量质量 m = m = KItKIt = KQ = KQn体积体积 V = V = It = It = Q Q式中式中

21、m m 电解上析出或溶解物质的质量电解上析出或溶解物质的质量( (g)g)V V 电解上析出或溶解物质的质量电解上析出或溶解物质的质量( (mmmm3 3) )K K 物质的质量电化学当量物质的质量电化学当量 g/(Ag/(A h)h) 物质的体积电化学当量物质的体积电化学当量 mmmm3 3/(A/(A h)h)I I 电解电流电解电流( (A)A)t t 电解时间电解时间( (h)h)金属的电化学当量与生产率的关系(续)v实际电解加工时，会有其它反应发生或实际电解加工时，会有其它反应发生或以高价离子溶解，从而多消耗了一些电以高价离子溶解，从而多消耗了一些电荷。所以引入电流效率荷。所以引入电

22、流效率 ：为此，实际蚀除量为：为此，实际蚀除量为：n质量质量 m = m = KItKItn体积体积 V = V = ItIt%100算蚀除量蚀除量理论计理论计实际金属蚀除量实际金属蚀除量表4-5一些常见金属的电化学当量金 属 名 称密度/(gc)电化学当量K/g(Ah/m(Ah/m(Amin铁7861042(二价)1332220696(三价)89148镍8801095124207铜8931188(二价)133222钴8731099126210铬690648(三价)941560324(六价)47078铝2690335124207生产率计算（例题）例：某工厂用例：某工厂用NaNONaNO3 3电

23、解液加工零件，要求电解液加工零件，要求在在2020mmmm厚的低碳钢板上加工厚的低碳钢板上加工1010 10mm10mm方孔，方孔，限限5 5分钟加工完，需要多大电流？若是用分钟加工完，需要多大电流？若是用500500A A电流，需要多长时间？（电流，需要多长时间？（ =0.5, =0.5,中中空电极内径空电极内径 8 8mmmm）分析：分析： V = V = ItIt生产率计算（例题续）解：解：1.1.计算体积计算体积 V=(10V=(10 10-10-8 8 8/4)8/4) 20=994.720=994.72.2.查表碳钢的体积电化学当量查表碳钢的体积电化学当量 =133 =133 mm

24、mm3 3/(A/(A h)h)3.3.计算电流计算电流I=V/(I=V/( t)=994.7t)=994.7 60/(0.560/(0.5 133133 5)=179.55)=179.54.4.计算时间计算时间t=V/(t=V/( I)=994.7I)=994.7 60/(0.560/(0.5 133133 500)=1.8500)=1.8电流密度和生产率的关系n电流I=iA i为电流密度(10100A/cm2) 故 V= iAt （4-6） 又 V=Ah，va=h/t 故 va= i (4-7） n说明蚀除速度与该处的电流密度成正比n电流密度越高，生产率越高，但电流密度太高：n出现火花放电

25、n析出氯、氧等气体n电解液温度升高，沸腾气化造成局部短路电极间隙大小和蚀除速度的关系n电阻率与电导率的关系=1/ I=UR/R=URA/ （4-8） i=I/A=UR/ （4-9） 故 va= UR/ （4-10）nU=Ua+Uc+UR 且Ua+Uc约为23V UR=U-2 或 URUn U UR R=C=C va= C/ 或 va= C （4-13） 即：蚀除速度与电极间隙成反比 或：蚀除速度与电极间隙之乘积为常数经积分推导：图4-17va与间的双曲线关系图4-16蚀除过程示意图1阴极工具2蚀除速度3工件精度成形规律n端面平衡间隙端面平衡间隙n法向平衡间隙法向平衡间隙n侧面平衡间隙侧面平衡间

26、隙n平衡间隙理论的应用平衡间隙理论的应用n影响加工间隙的其它因素影响加工间隙的其它因素端面平衡间隙n工件的蚀除速度Va与阴极的进给速度Vc相等时的加工间隙将稳定不变，称之为端面平衡间隙b，据式（4-10）：图4-18 加工间隙的变化过程n可见：阴极进给速度越大，平衡间隙越小，两者可互相补偿n平衡间隙过小，将引起局部堵塞，造成火花放电或短路n合适的平衡间隙：0.250.3mm加工间隙与阴极进给调节n加工间隙加工间隙和阴极进给和阴极进给距离距离L L、起始间隙、起始间隙0 0和和端面平衡间隙端面平衡间隙b b的关的关系系：图4-20-t曲线引入两个无因次数值：图4-19 加工间隙的变化法向平衡间隙

27、n当进给面为斜面时，法向进给速度vn=vccos，故法向平衡间隙n:图4-21法向进给速度及法向间隙说明法向平衡间隙比端面平说明法向平衡间隙比端面平衡间隙大（衡间隙大（1/cos1/cos）倍）倍侧面间隙n侧面间隙s:图4-22侧面间隙 h进给深度 b端面平衡间隙说明侧面间隙说明侧面间隙s s与工具进给深度与工具进给深度h(hh(h= =v vc ct t) )为抛物线关系。为抛物线关系。将侧面绝缘，只留一宽度为b的工作圈，则侧面间隙与进给深度无关，只取决于工作边宽度b平衡间隙理论的应用1. 计算加工过程中各种电极间隙，可以根据计算加工过程中各种电极间隙，可以根据电极的形状推算加工后工件的形状

28、和尺寸电极的形状推算加工后工件的形状和尺寸2. 设计和计算电极尺寸和修正量，即根据工设计和计算电极尺寸和修正量，即根据工件的形状和尺寸计算电极的形状和尺寸件的形状和尺寸计算电极的形状和尺寸3. 分析加工精度分析加工精度4. 选择加工参数（电极间隙电源电压进选择加工参数（电极间隙电源电压进给速度等）给速度等）图4-23cos作图法设计阴极影响加工间隙的其它因素n电流效率电流效率 n电极表面的钝化和活化状况会影响电流效率电极表面的钝化和活化状况会影响电流效率n电解液的温度、质量分数影响电流效率和电电解液的温度、质量分数影响电流效率和电导率导率n加工间隙内加工间隙内工具的形状工具的形状，电场强，电场

29、强度的分布将影响电流密度的均匀性度的分布将影响电流密度的均匀性n电解液的流动方向对加工精度及电解液的流动方向对加工精度及表面粗糙度有表面粗糙度有很大很大的影响的影响n加工电压的变化加工电压的变化直接影响加工间隙的大小直接影响加工间隙的大小 b= UR/vc图4-24尖角变圆现象表面质量n表面质量包括表面粗糙度和表面物理化表面质量包括表面粗糙度和表面物理化学性质的改变学性质的改变n表面粗糙度表面粗糙度 Ra1.250.16 mn没有切削力和切削热的影响，不存在残余应没有切削力和切削热的影响，不存在残余应力、冷作硬化和烧伤等，不会产生塑性变形力、冷作硬化和烧伤等，不会产生塑性变形影响表面质量的因素

30、1. 工件材料的合金成分、金相组织及热处工件材料的合金成分、金相组织及热处理状态对表面粗糙度影响很大理状态对表面粗糙度影响很大2. 工艺参数对表面质量有很大影响工艺参数对表面质量有很大影响电流密度、电解液流速、温度等电流密度、电解液流速、温度等3. 阴极表面条纹、刻痕都会相应地伏引导阴极表面条纹、刻痕都会相应地伏引导工件表面，要注意阴极表面的加工。工件表面，要注意阴极表面的加工。4. 阴极出液口设计和布局也极为重要，流阴极出液口设计和布局也极为重要，流场不均匀会引起流纹，也可能引发火花场不均匀会引起流纹，也可能引发火花放电，损坏电极。放电，损坏电极。提高电解加工精度的途径n(一) 脉冲电流电解

31、加工n电解液均匀化，搅拌作用n(二) 小间隙电解加工n间隙越小，加工精度越高n(三) 改进电解液n(四) 混气电解加工n1) 增加了电解液的电阻率，减少了杂散腐蚀，使电解液向非线性方面转化。n2) 降低电解液的密度和粘度，增加流速，均匀流场。图4-26混气电解加工效果对比a)不混气b)混气图4-27混气电解加工示意图1工件2阴极工具3扩散部4混合部5引导部电解加工的基本设备n(一) 直流电源n(二) 机床n(三) 电解液系统电解加工的基本设备-电解电源电解电源n直流电源（电解电源）直流电源（电解电源）n功率大，电流大，电压低（功率大，电流大，电压低（2020V V）n要求其稳定性好，电压可调要

32、求其稳定性好，电压可调n微细加工时需要微细加工时需要n脉冲电源脉冲电源n微能电源微能电源n应该具有检测功能应该具有检测功能电解加工的基本设备-机床n机床机床n足够的刚性足够的刚性 电解液的压力很大，对主轴、工作台的作用力很大n进给速度稳定进给速度稳定n要有防腐绝缘要有防腐绝缘n安全措施安全措施电解加工的基本设备-电解液系统n电解液系统是不可缺少的，主要由泵、电解液电解液系统是不可缺少的，主要由泵、电解液槽、过滤装置、管道和阀等组成槽、过滤装置、管道和阀等组成。图4-29电解液系统示意图1电解液槽2过滤网3管道4泵用电动机5离心泵6加工区7过滤器8安全阀9压力表10阀门电解加工工艺及其应用1.1

33、.深孔扩孔加工深孔扩孔加工2.2.型孔加工型孔加工3.3.型腔加工型腔加工4.4.套料加工套料加工5.5.叶片加工叶片加工6.6.电解倒棱去毛刺电解倒棱去毛刺7.7.电解刻字电解刻字8.8.电解抛光电解抛光9.9.数控展成电解加工数控展成电解加工1.1.深孔加工深孔加工n难加工材料如高温耐热、难加工材料如高温耐热、高强度镍基合金、钴基高强度镍基合金、钴基合金上深孔、弯曲小孔、合金上深孔、弯曲小孔、截面变化的竹节孔截面变化的竹节孔n加工深小孔有两种方法加工深小孔有两种方法: :n普通电解加工n电液束加工: 用0.025 to 0.05 mm 的玻璃喷嘴。深孔扩孔加工深孔扩孔加工n深径比大于深径比

34、大于5 5的深孔，的深孔，用传统切削加工方法用传统切削加工方法加工，刀具磨损严重，加工，刀具磨损严重，表面质量差，加工效表面质量差，加工效率低。率低。n目前采用电解加工方目前采用电解加工方法加工法加工4 42000mm2000mm、1001008000mm8000mm的深的深孔，加工精度高，表孔，加工精度高，表面粗糙度低，生产率面粗糙度低，生产率高。高。n电解加工深孔，按工电解加工深孔，按工具阴极的运动方式可具阴极的运动方式可分为固定式和移动式分为固定式和移动式两种。两种。图4-31移动式阴极深孔扩孔示意图图4-32深孔扩孔用的移动式阴极1后引导2阴极锥体3出水孔4前引导5密封圈6接头及入水孔

35、图4-30固定式阴极深孔扩孔原理图1电解液入口2绝缘定位套3工件4工具阴极5密封垫6电解液出口2.2.型孔加工型孔加工n对一些形状复杂、尺寸较小的四方、六方、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔，机械加工很困难，可采用电解加工。n枪炮管内表面膛线n喷油嘴内圆弧槽的加工图4-34 喷油嘴内圆弧槽的加工图4-33 端面进给式型孔加工3.3.型腔加工型腔加工n锻模属型腔模，形状复杂，硬度、表面质量要求高，但精度中等，棱边锐度不高，适合电解加工n其他型腔模：玻璃模、压铸模、冷镦模、橡胶模、注塑模图4-35增液孔的设置4.4.套料加工套料加工n用套料加工法可以加工：n等截面的大面积异型孔n等截面薄型零件图4-

36、37套料阴极工具图4-36异形零件5.5.叶片加工叶片加工n航天发电机的整体涡轮转子n汽轮机转子图4-38电解加工整体叶轮6.6.电解倒棱去毛刺电解倒棱去毛刺图4-39齿轮的电解去毛刺7.7.电解刻字电解刻字图4-40电解刻字示意图第三节 电解磨削 属于电化学机械加工的范畴，电属于电化学机械加工的范畴，电解作用和机械磨削作用相结合的一种解作用和机械磨削作用相结合的一种加工方法。加工方法。电解磨削的基本原理图4-42电解磨削加工过程原理图1磨粒2结合剂3工件4阳极薄膜5电极间隙及电解液图4-41电解磨削原理图1导电砂轮2电解液3工件电解磨削的特点n优点优点: :n加工范围广加工范围广, ,加工效

37、率高（加工效率高（35倍倍）n可以提高加工精度及表面质量可以提高加工精度及表面质量n砂轮的磨损量小砂轮的磨损量小n缺点缺点: :n刀具的刃口不易磨得非常锋利；刀具的刃口不易磨得非常锋利；n设备需要防蚀防锈处理；设备需要防蚀防锈处理；n需要吸气和排气装置；需要吸气和排气装置；n需要电解电源、电解液及循环装置。需要电解电源、电解液及循环装置。影响电解磨削生产率和加工质量的因素1 1 影响电解磨削影响电解磨削生产率生产率的因素的因素2 2 影响电解磨削影响电解磨削加工精度加工精度的因素的因素3 3 影响电解磨削影响电解磨削表面粗糙度表面粗糙度的因素的因素1 影响电解磨削生产率的因素1)1)电化学当量

38、电化学当量2)2)电流密度电流密度3)3)磨轮与工件的导电面积磨轮与工件的导电面积V V = = iAt图4-43中极法电解磨削1普通砂轮 2工件 3电解液喷嘴 4钝化膜(阳极薄膜) 5中间电极2 影响电解磨削加工精度的因素1)1)电解液电解液 影响钝化膜的性质。影响钝化膜的性质。n希望得到结构紧密、均匀、保护性能良希望得到结构紧密、均匀、保护性能良好的低价氧化物好的低价氧化物2)2)阴极导电面积和磨粒轨迹阴极导电面积和磨粒轨迹( (平面磨削平面磨削) )3)3)被加工材料的性质被加工材料的性质4)4)机械因素机械因素（机床运动精度（机床运动精度/ /夹具精度夹具精度/ /磨轮磨轮精度精度）3

39、 影响电解磨削表面粗糙度的因素1)1)电参数电参数n电流密度过高电流密度过高, ,电解作用过强电解作用过强, ,表面粗糙度不好表面粗糙度不好n电流密度过低电流密度过低, ,机械作用过强机械作用过强, ,破坏表面。破坏表面。2)2)电解液电解液n影响钝化膜的性质和厚度影响钝化膜的性质和厚度3)3)被加工材料的性质被加工材料的性质4)4)机械因素机械因素n磨粒的粒度；磨削的压力磨粒的粒度；磨削的压力V V = = iAt三 电解磨削的应用1.1.硬质合金道具的电解磨削硬质合金道具的电解磨削2.2.硬质合金轧辊的电解磨削硬质合金轧辊的电解磨削3.3.电解珩磨电解珩磨4.4.电解研磨电解研磨图4-45

40、电解珩磨简图1工件2珩磨头3磨条图4-47电解研磨加工1回转装置 2工件 3电解液 4研磨材料2工具电极6主轴 图4-48加工方式、磨料粒度与表面粗糙度的关系机械抛光精密研磨电解研磨第四节 电铸、涂镀及复合镀加工 电铸、涂镀及复合镀加工在电铸、涂镀及复合镀加工在原理和原理和本质本质上都是属于上都是属于电镀工艺电镀工艺的范畴。的范畴。 利用电镀业中的利用电镀业中的金属正离子在电场金属正离子在电场的作用下，镀覆沉积到阴极表面的过程的作用下，镀覆沉积到阴极表面的过程。电镀、电铸、涂镀及复合镀加工的不同n电镀电镀n用于表面装饰、防锈，镀层用于表面装饰、防锈，镀层150m，无精度要求无精度要求n电铸电铸n复制、成型加工；镀层复制、成型加工；镀层50 m以上，有精度要求以上，有精度要求n涂镀涂镀n增加尺寸、改善表面性能；镀层增加尺寸、改善表面性能；