第十章 第三节 电解加工与电解磨削

第十章特种加工方法及先进制造技术03【电解加工与电解磨削】一二电解加工电解磨削电解加工与电解磨削电解加工与电解磨削一、电解加工1.电解加工的工作原理利用金属工件在电解液中所产生的“阳极溶解”作用而进行加工的方法，称为电解加工，又名电化学加工。其工作原理如图9-7所示，加工时，工件接直流电源（通常电压为6～25V，电流为4×104A）的阳极（称为工件阳极），工具接阴极（称为工具阴极）。机床带动工具阴极缓缓向下进给，并使电解液从两极间间隙（其间隙大小为0.1～0.8mm）中高速（其速度为5～60m/s）流过。当工具阴极向工件进给并保持一定间隙（即初始间隙为0.2～0.3mm）时，阳极工件材料不断地被溶解到电解液中，并被高速流动的电解液带走。电解加工时，由于工件形状与工具形状不同，两电极间的间隙不相等，因此工件的溶解速度也不相同。较小间隙处的电场强度高，电流密度大，电解液流速高，工件在此处的溶解速度快；相反，间隙较大处的溶解速度慢，如图b)所示。随着工具阴极的不断向下进给，直到工具的形状复制到工件上，达到工件加工要求的尺寸和形状为止，如图c)所示。图9-7电解加工工作原理示意图2.电解加工的特点⑴加工范围广。电解加工不受金属材料本身硬度、强度和韧性的限制，可以加工任何导电材料。如硬质合金、不锈钢、耐热钢等难加工材料。⑵电解加工的表面粗糙度值比电火花加工小，Ra值可达1.25～0.32μm。但电解加工不易达到较高的加工精度和加工稳定性。因为工具阴极的设计、制造和修正比较困难，影响电解加工间隙的稳定性；而且影响电解加工质量的参数很多，且难以控制。⑶生产率高。约为电火花加工的5～10倍。⑷由于加工过程中不存在机械切削力和电火花加工时的热效应，所以在加工表面上不会产生残余应力、变形和飞边毛刺。⑸加工过程中工具阴极在理论上不会损耗，可长期使用。铜或钢制工具阴极一般可以加工成千上万个零件。⑹电解加工中释放出氯气对环境污染较大，对设备和人员都有伤害。⑺电解加工的附属设备较多，机床造价较高。3.电解加工的应用电解加工是继电火花加工之后发展较快，应用较广的一项新工艺，目前主要用于：复杂三维曲面的端面和外圆加工；靠模加工和特殊形状仿形加工；刻模，特别是深窄的槽；也可用于加工多孔、拉孔、去毛刺、磨削和珩磨等方面。电解加工与电解磨削电解加工与电解磨削二、电解磨削1.电解磨削的工作原理电解磨削就是指利用阳极溶解和机械加工相结合的一种复合加工方法。其机械结构如图9-8所示。导电磨轮接阴极，工件接阳极，工件与导电磨轮基体材料之间保持一定的电解间隙，并冲注电解液。其工作原理如图9-9所示，接通电源后，工件与磨轮的导电基体材料之间发生电解加工；而难电解的物质和工件表面上生成的阳极膜则由机械磨削作用刮除，并被电解液带走，新的工件表面继续进行电解。由于电解和磨削作用交替进行，使工件连续加工，直至达到加工要求的尺寸精度和表面粗糙度。图9-8电解磨削的机械结构图9-9电解磨削的工作原理电解加工与电解磨削在电解磨削加工过程中，电解加工量约占90%以上，机械磨削仅起去除难电解物质和工件表面的阳极膜的作用。此外，磨料颗粒突出基体材料0.05mm以下，这不仅防止了短路的发生，而且还有保持一定的电解间隙和电解液的通道作用。正因为磨粒的存在，才使得加工更加容易控制其加工精度。2.电解磨削的加工特点⑴电解磨削的效率比机械磨削高。特别是对磨削硬质合金时效果更加显著，其生产率可提高3～5倍。⑵电解磨削的质量较高。其原因是：一方面在加工结束时，可以切断电源，只进行机械磨削以提高加工精度；另一方面是磨削力和磨削热都很小。一般磨削外圆的尺寸精度可以达到0.01mm，表面粗糙度Ra值可达0.2～0.025μm，零件表面不会产生烧伤、裂纹和毛刺等现象。⑶磨轮损耗很少，生产成本低。一般磨轮损耗的体积与用普通金刚砂轮磨削相比，只占1/5～1/10。3.电解磨削的应用由于电解磨削具有电解加工和机械磨削的优点；因此，广泛用