制作和应用导电磨轮的技巧与方法

导电磨轮是决定电解磨削加工质量和生产效率的重要因素。导电磨轮应具有良好的导电性；磨料与基体结合紧密，具有足够的强度；磨料分布均匀，磨轮平衡性好；修整便利，使用寿命长。目前使用的导电磨轮按制作方式分为烧结式磨轮、填充式磨轮、镶嵌式磨轮和组合式磨轮四种。

5.2.4.1 烧结式磨轮的结构特点与应用

烧结式磨轮又称金属结合剂磨轮，它由磨料与金属粉末均匀混合，经压制、烧结后成形，这种磨轮用途广泛，使用方便。烧结式磨轮由磨料、金属结合剂和轮坯三部分组成（有些磨轮只有前两部分）。

磨料应具有较高的硬度，以保证磨削过程中能切削被加工金属；要有较高的抗压强度，以保证压制过程中受高压力而不破碎；几何形状呈棱形多面体，以保证在结合剂中不易脱落且使用中始终锐利；磨料还应使得磨轮的烧结方便。通常烧结式磨轮选择的磨料见表5.2-14。有关磨料的物理与力学性能见表5.2-15。

磨料的粒度根据不同的磨削方式选择，在条件允许的情况下尽量选用大颗粒。颗粒大，阴、阳极间间隙增大，利于电解液进入加工区；颗粒埋入结合剂中的部分多，结合牢固。例如，用高强度陶瓷制作导电磨轮，可按表5.2-16选择磨料粒度。

表5.2-14 几种烧结式磨轮常用的磨料及其特点

表5.2-15 几种磨料的物理与力学性能

表5.2-16 不同使用场合高强度陶瓷磨料粒度的选择

磨轮工作层上磨料浓度高，电解磨削省力；但浓度过高，不仅磨轮制作成本增大，而且金属结合剂比例减少，导电面积减小，磨料易脱落，磨轮使用寿命短。磨料浓度计算及选择范围见表5.2-17。

表5.2-17 磨轮工作层上磨料浓度计算及选择范围

导电磨轮工作层中大多数采用铜基或铁基金属粉作为磨料的结合剂。铜基金属粉由电解铜粉和锡粉混合而成，铁基金属粉常采用铁粉和镍粉或铬粉混合，两种结合剂制成的磨轮的性能见表5.2-18。

电解磨削硬质合金使用铜基结合剂烧结磨轮较好。在铜基金属粉末中添加少量锡粉可提高结合剂的硬度和强度；添加少量四氧化三铁粉可增加结合剂的孔隙度（提高磨轮储存电解液能力）。但添加锡粉会降低结合剂的塑性，对于要求容易成形和需要采用滚压修整的磨轮（磨削螺纹的磨轮），结合剂中锡的质量分数要低（不超过10%），对于需要有较高强度的磨轮（磨削平面、刃具和内圆等），结合剂中锡的质量分数应相应地提高（13%～15%）。表5.2-19推荐了两种铜基结合剂配方。

表5.2-18 铜基和铁基结合剂导电磨轮性能表

① 1in=25.4mm。

表5.2-19 结合剂配方表 （质量分数，%）

用F12～F100烧结刚玉或高强度陶瓷等普通磨料制造的导电磨轮，多采用表5.2-19中配方1；用金刚石磨料制造导电磨轮，宜采用配方2。结合剂压制后的孔隙度大小与原始粉末颗粒大小成正比，结合剂的颗粒越细越好，一般在75μm以下，细粉末的孔隙度小，易压实，烧结时收缩小，一般用F220～F320电解铜粉。结合剂中的铜粉、铁粉极易氧化，要注意防潮，不宜存放时间过长。

电解磨削的磨轮结构可采用图5.2-4所示的各种形状。对于细粒度磨轮，工作面最好压出沟槽，以使电解磨削时磨轮和零件之间有充足的电解液。磨轮的轮坯可用20钢制成，轮坯和磨粒层（工作层）相结合表面应镀铜（镀层厚度为0.05～0.1mm），并尽可能制成锯齿形、燕尾形或纵横交错沟槽形（增强结合强度）。螺纹磨轮的轮坯应在其圆周上均匀开缺口，防止磨轮工作层相对轮坯转动。烧结式磨轮工作层的宽度与厚度选择可参考表5.2-20。

图5.2-4 几种烧结式磨轮结构示意图

a）杯形 b）圆弧形 c）螺纹形 d）圆筒形 e）碗形 f）双面凹形 g）圆柱形(www.xing528.com)

表5.2-20 烧结式磨轮工作层的宽度与厚度选择

烧结式导电磨轮的制造过程比较复杂，请参阅相关书籍或资料。表5.2-21以直径ϕ150～ϕ200mm青铜结合剂的导电磨轮为例简要介绍烧结式导电磨轮质量检验要求。

表5.2-21 烧结式导电磨轮的质量检验要求

5.2.4.2 填充式磨轮的结构特点与应用

填充式磨轮制造比较简单，适用于大平面、大孔径工件的磨削。加工平面或内圆，常采用图5.2-5所示的结构。填充式磨轮制造中的注意事项见表5.2-22。

表5.2-22 填充式磨轮制造中的注意事项

图5.2-5 三种填充式磨轮结构示意图

a）内圆磨直槽填充式磨轮 b）内圆磨斜槽填充式磨轮 c）平面螺旋槽填充式磨轮

1—铜制轮坯 2—磨料

5.2.4.3 镶嵌式磨轮的结构特点与应用

镶嵌式磨轮仅适用于平面电解磨削中大面积工件的加工，其加工效率高，磨轮无需“反接处理”，制造简单且耐用。图5.2-6所示为实际使用的一种可调镶嵌式平面电解磨轮结构示意图。镶嵌式磨轮主要由轮体（用钢制造）、磨块（ϕ6mm左右普通圆柱砂轮）和阴极板（用铜或钢制造）组成。磨块用环氧树脂牢固地粘接在轮体上的孔内，均匀交错地分布于轮体表面（占轮体表面积的30%～40%）。阴极板穿过磨块与轮体连接，阴极板与磨块端面的间距可以调节，由此来改变极间间隙。

5.2.4.4 组合式磨轮的结构特点与应用

图5.2-6 一种可调镶嵌式平面电解磨轮结构示意图

1—阴极板 2—轮体 3—磨块

中级法电解磨削多数采用组合式导电磨轮。图5.2-7所示为其中一种，它由芯杆（用45钢制造，淬火硬度为40～50HRC）、阴极（用黄铜制成不同直径圆筒，彼此直径差不大于1mm）、磨轮（多用白色氧化铝砂轮，便于断电时观察磨轮与工件接触情况，砂轮消耗后换一小直径阴极铜套，可继续加工）、螺母组成。组合式导电磨轮制作简单，加工质量好，尤其加工内孔时，工件表面粗糙度Ra可达0.4～0.1μm。

图5.2-7 一种组合式电解磨轮结构示意图

1—螺母 2—阴极 3—氧化铝砂轮 4—芯杆

除上述几种磨轮外，还有一种挤压式磨轮，即在金属体上挤压一层薄金刚石粉，然后镀镍使用。实践表明，这种磨轮使用周期短，可在特殊情况下用于小批量零件的成形电解磨削。