电解磨削技术的发展与应用

随着加工技术的发展，电解磨削的应用范围在扩大。目前，电解磨削加工已经超越传统加工方式，电解与其他各种磨削加工复合，扩展了加工手段，提高了某些难加工零件的加工效率和质量。下面根据有关资料，介绍几个电解复合磨削的实例。

5.2.6.1 电解珩磨

图5.2-8 立式电解珩磨原理示意图

1—珩磨头（阴极） 2—工件（阳极） 3—直流电源 4—珩磨条 5—泵 6—电解液

电解珩磨是电解与珩磨相结合的加工方法。所用的阴极工具是导电珩磨条。图5.2-8所示为立式电解珩磨的原理示意图。一般用普通珩磨机改造成电解珩磨机，改造的重点是进电和绝缘，另外增设电解液循环系统和直流电源，以电解液替代珩磨液。将工件接直流电源的正极，珩磨条接负极，形成电解加工回路并构成复合电解珩磨加工系统。加工时，珩磨头作直线往复运动，工件作旋转运动（珩磨头也可既作往复运动，又作旋转运动）。工件表面被电解生成的钝化膜，被珩磨条刮除，使其重新露出新的基体金属，并再次被电解蚀除，如此不断循环，直至达到加工要求。电解珩磨主要用于普通珩磨难以加工的高硬度、高强度和容易变形的精密零件的孔加工。电解珩磨的工艺参数及加工特点见表5.2-29。

表5.2-29 电解珩磨的工艺参数及加工特点

5.2.6.2 电解研磨

在机械研磨的基础上，附加电解作用的复合研磨方式，称为电解研磨。一种电解研磨方式是将研磨粉混入电解液，随电解液流入加工间隙。为防止短路，研具上镶嵌绝缘镶条，略凸出研具基体金属表面（凸出量为0.10～0.20mm）。另一种电解研磨方式是将磨料与金属粉混合后压制烧结成导电研具，研磨前先将研具表面金属腐蚀掉，使磨料凸出，以防短路（也可采用研具基体金属上镶嵌研磨油石的方法）。

电解研磨适用于不锈钢、高温合金等粘度、硬度较大的工件研磨。电解研磨的效率主要取决电解作用的大小，在相同的研磨表面粗糙度要求下，电解研磨效率要高于机械研磨，同时电解研磨后工件表面没有残留毛刺，这对于喷丝板、阀片等类工件加工是十分有利的。电解研磨的工艺参数选择见表5.2-30。

表5.2-30 电解研磨的工艺参数选择

5.2.6.3 电解复合抛光

电解复合抛光技术于20世纪80年代初用于生产，到80年代中期出现了三维型面的电解复合抛光。现在，我国已将电解复合抛光用于大型轧辊、大型化工容器型腔的抛光，并不断扩大其应用范围。电解复合抛光与传统机械抛光及电化学抛光相比，具有抛光速度快、整平过程短、抛光质量好等特点。

电解复合抛光与电解研磨有共同点，都是在原机械加工基础上叠加电解作用。图5.2-9所示为电解复合抛光原理示意图。抛光头带动铜制的抛光盘以一定转速旋转，并沿一定路线移动，同时还对工件施加一定的压力。抛光盘可根据需要设计成各种形状，其端部垫入尼龙无纺布或尼龙绸布，使抛光盘与工件之间产生间隙，布上粘接微细粒度的磨料。混有抛光微粉的电解液由泵送入，经抛光盘和布的微孔进入抛光区。电源接通后，工件表面在电解和机械复合作用下被抛光。

图5.2-9 电解复合抛光原理示意图

1—工件 2—抛光盘 3—抛光头（阴极） 4—电解液 5—喷管 6—导电刷 7—无纺布及磨料(www.xing528.com)

电解复合抛光应在低电流密度下工作，要使用钝性强的电解液，以便生成的钝化膜在低电流密度下能阻止工件表面被电化学溶解。钝化膜只能靠无纺布上的磨料刮除。抛光时工件表面高处的钝化膜先被刮除，露出新的金属表面被电化学溶解，同时又产生新的钝化膜；低处的钝化膜未被刮除，保护此处不被溶解。上述过程不断循环进行，使得工件表面整平效率迅速提高、表面粗糙度值很快降低。通常电解成膜时间在10^-2s以内，膜厚为几微米，膜的硬度、强度远低于金属工件的基体，很容易被磨粒刮除。一般影响加工表面粗糙度的主要因素是磨粒大小及机械抛光状态，而影响抛光效率的主要因素是电解作用。只有两者很好地配合，才能提高抛光效率，降低表面粗糙度值。影响电解复合抛光质量的因素和解决方案见表5.2-31。

表5.2-31 影响电解复合抛光质量的因素和解决方案

5.2.6.4 电解砂带磨削

电解砂带磨削是将砂带机械磨削与电解作用相结合的一种新型工艺。磨削时工件接直流电源正极，导电接触轮接负极，砂带厚度使工件和接触轮构成间隙，砂带与工件间保持一定的压力。当电解液以一定压力和流量输入间隙并接通电源时，工件表面被电解，之后形成钝化膜被砂带刮除，工件被连续加工，直至达到一定的尺寸精度和表面粗糙度，如图5.2-10所示。电解砂带磨削使用特制砂带。它耐水，耐酸碱，并且绝缘。通常砂带上开有小孔，以便有较好的透水效果并降低噪声，但此法会使砂带使用寿命缩短。更为实用的是中极法电解砂带磨削，如图5.2-11所示，其磨头与阴极分开，所用的砂带不开孔。其导电面积大，间隙易调整，适合粗、精加工。电解复合砂带磨削的特点及提高加工效率和质量的途径见表5.2-32。

图5.2-10 电解砂带磨削工件外圆示意图

1—电解液槽 2—泵 3—流量计 4—喷嘴 5—砂带 6—张紧轮 7—接触轮 8—电刷 9—工件

图5.2-11 中极法电解砂带磨削工件外圆示意图

1—阴极 2—电解液喷嘴 3—工件 4—接触轮 5—砂带 6—张紧轮

表5.2-32 电解砂带磨削的特点及提高加工效率和质量的途径

（续）

此外，电解液的电导率、温度及输入方式对电解砂带磨削的精度都有较大影响。目前电解砂带磨削工件外圆，最佳条件下加工精度可达1～3μm，磨削平面常达10～30μm。

电解砂带磨削除需要增设直流电源、电解液循环过滤系统等辅助设施外，机床及工件的不加工部位应进行必要防护（避免腐蚀）。磨削过程中有刺激性气味，电解液雾产生，因而还应加装防护及通风系统等。