《现代制造技术》课程讨论专题报告专题名称：电解加工和电解磨削专业年级：班级：专题成员：指导老师：文天学院机械工程系2015年11月目录前言一、电解加工1.1、电解加工的加工原理1.2、电解加工的特点1.3、电解加工的基本工艺规律1.4、电解加工的应用1.5、电解加工的现状和展望二、电解磨削2.1、电解磨削的加工原理2.2、电解磨削特点2.3、电解磨削加工工艺2.4、电解磨削的应用2.5电解磨削的前景前言随着高精度复杂零件的不断出现，传统的加工方法越来越难满足工程上的需要。

从而特种加工方法产生了。

电解加工作为先进制造技术中的一支重要方面军，在制造业中发挥着重要的作用。

它对难加工的材料可以以柔克刚，对形状复杂的零件可以一次成型，并以表面质量好、生产率高、无工具损耗、无切削应力等优点。

我国最早研究并成功应用电解加工技术是原兵器工业部西安昆仑机械厂的深孔和膛线加工。

随着21世纪信息、生物、微纳技术的发展及其对制造技术不断增长的需求，微细加工将成为制造相应装备的重要手段，电解加工进行材料去除是以离子溶解的形式进行的，这种去除方式使得电解加工具有微细加工的可能。

目前国内外制造业均十分关注微细电化学加工的发展，将电解加工高速去除金属的理念用到传统电化学过程中，是促进该项技术进步的有效途径，微细电化学加工就不仅仅指静态条件下的掩膜电化学刻蚀了。

电解加工既具有高速加工大而复杂零件的能力，电化学离子级的蚀除机理又使之具有微细加工的潜质，向精密、微细加工进军也是电解加工的发展方向。

电解加工高速去除金属的实践对电化学的发展有深远影响，任重而道远。

电解磨削是电解作用与机械磨削相结合的一种特种加工，又称电化学磨削，英文简称ECG。

电解磨削是20世纪50年代初美国人研究发明的。

原理是工件作为阳极与直流电源的正极相连；导电磨轮作为阴极与直流电源的负极相连。

电解磨削适合于磨削各种高强度﹑高硬度﹑热敏性﹑脆性等难磨削的金属材料，如硬质合金﹑高速钢﹑钛合金﹑不锈钢﹑镍基合金和磁钢等。

用电解磨削可磨削各种硬质合金刀具﹑塞规﹑轧辊﹑耐磨衬套﹑模具平面和不锈钢注射针头等。

电解磨削的效率一般高于机械磨削，磨轮损耗较低，加工表面不产生磨削烧伤﹑裂纹﹑残余应力﹑加工变质层和毛刺等，表面粗糙度一般为R 0.63～0.16微米，最高可达R 0.04～0.02微米。

采用适应控制技术，可进一步提高电解磨削的加工稳定性和自动化程度。

同时，为了提高加工精度，采用兼有纯机械磨削能力的导电磨轮，粗加工时靠电解磨削的高效率完成大部分加工量，然后切断电解电源，靠纯机械磨削磨掉精加工余量，这样能显着提高加工精度。

电解磨削方式已从平面磨削扩大到内圆磨削﹑外圆磨削和成形磨削。

电解加工的原理也可与珩磨和超精加工结合起来，成为电解珩磨和电解超精加工。

一、电解加工1.1、电解加工的加工原理电解加工(electrochemical machining, ECM) 是利用金属在电解液中发生阳极溶解反应而去除工件上多余的材料、将零件加工成形的一种方法。

加工时，工件接电源正极(阳极)，按一定形状要求制成的工具接负极(阴极)，工具电极向工件缓慢进给，并使两极之间保持较小的间隙(通常为0. 02~0. 7mm)，利用电解液泵在间隙中间通以高速(5~50m/s)流动的电解液。

在工件与工具之间施加一定电压，阳极工件的金属被逐渐电解蚀除，电解产物被电解液带走、直至工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。

加工开始时，工件阳极与工具阴极的形状不同，工件表面上的各点至工具表面的距离不等，因而各点的电流密度不等。

阳极与阴极距离较近的地方通过的电流密度较大，电解液的流速也较高，阳极溶解的速度也就较快，而距离较远的地方，电流密度就小，阳极溶解就慢。

由于工具相对工件不断进给，工件表面上各点就以不同的溶解速度进行溶解，电解产物不断被电解液冲走，直至工件表面形成与工具表面基本相以的形状为止。

1一直流电源 2一工具阴极 3一工件阳极4一电解液泵 5一电解液1.2、电解加工的特点1.2.1、电解加工的优点（1）加工范围广不受材料本身强度、硬度和韧性的限制，可加工高强度、高硬度和高性韧等难切削的金属材料，如淬火钢、钛合金、硬质合金、不锈刚、耐热合金，可加工叶片、花健空、炮管膛线、锻模等各种复杂的三维型面，以及薄壁、异形零件等。

（2）进给速度简单能筒单的进给运动一次加工出形状复杂的型面和型腔，进给速度可快达0. 3~15mm/mi n。

（3）表面质量好加工中无切削力和切削热的作用，所以不产生由此引起的变形和残余应力、加工硬化、毛刺、飞边、刀痕等，可以达到较低的表面粗糙度(Ra1. 25~0. 2µm)和10.1mm左右的平均加工精度，电解微细加工铜材的精度可达士10~ 70µm。

适合于加工易变形或薄要零件。

（4）加工过程中工具电极理论上无损耗,可长期使用。

因为工具阴极材料本身不参与电极反应, 其表面仅产生析氢反应, 同时工具材料又是抗腐蚀性良好的不锈钢或黄铜等, 所以除产生火花短路等特殊情况外，工具阴极基本上没有损耗。

（5）加工生产率高约为电火花加工的5~ 10倍以上, 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质量的限制, 故一般适宜于大批量零件的加工。

1.2.2、电解加工的缺点（1）电解加工影响因素多，技术难度高，不易实现稳定加工和保证较高的加工精度。

（2）工具电极的设计、制造和修正较麻频，因而很难适用于单件生产。

（3）电解加工设备投资较高, 占地面积较大。

（4）电解液对设备、工装有腐蚀作用，电解产物的处理和回收困难。

1.3、电解加工的基本工艺规律1.3.1、生产率及其影响因素（1）电化学当量对生产率空影响电化学当量越大,生产率愈高。

（2）电流密度对生产率的影响电流密度越高,生产率越高，但在增加电流密度的同时，电压也随着增高，因此应以不击穿加工间隙、引起火花放电、造成局部短路为度。

（3）加工间隙对生产率的影响加工间隙越小,电解液的电阻整小，电流密度越大, 蚀除速度也就越高。

但间隙太小会引起火花放电或间隙通道内电解液流动受阻、蚀除物排除不畅, 以至产生局部短路，反而使生产率下降，因此间隙较小时应加大电解液的流速和压力。

此外电源电压、电解液种类、工件材料的化学成分和组织结构都对生产率有影响。

1.3.2、加工精度及其影响因素不仅与加工间隙有关，还与机床、工艺装备、工具阴极、工件、工艺参数等诸多因素有关。

提高加工精度的主要措施：（1）脉冲电流电解加工—消除加工间隙内电解液电导率的不均匀化。

（2）小间隙电解加工—蚀除速度与加工间隙成反比关系。

加工间隙小，突出部分的去除速度将大大空于低凹处,提局了整平效果，加工间隙越小，越能提局加工精度。

（3）改进电解液—钝化型电解液、复合电钠夜、低质量分数的电解液。

（4）混气电解加工—将一定压力的气体(主要是压缩空气) 用混气装置使它与电解液混合在一起, 使电解液成分包含无数气泡的气液混合物，然后送入加工区进行电解加工。

1.3.3、表面质量及其影响因素（1）工件材料的合金成分、金相组织和热处理状态。

（2）工艺参数：电流密度、电解液的流速大小和温度高低。

（3）工具阴极的表面质量。

（4）工件表面必须除油去锈。

（5）电解液必须经过滤沉定，不含固体颗粒杂质。

1.3.4、电解液电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、碱性溶液三大类。

中性盐溶液的腐蚀性小, 使用时较安全, 故应用最普遍。

最常用的有NaCl、NaNO3和NaClO3三种电解液。

（1）NaCl电解液—蚀除速度高，但杂散腐蚀也严重，故复制精度较差。

浓度为20%以内, 一般为14%~18%, 电解液温度为25—35°C。

NaNO3电解液—钝化型电解液。

（2）NaNO3电解液在浓度为30°以下时，有较好的非线行性能，成形精度高，而且对机床腐蚀性小, 价格也不局,主要缺点是电流效率低，生产率也低, 另外加工时阴极有按期析出，所以NaNO3会被消整。

（3）NaClO3电解液—散蚀能力小，加工精度高；具有很高的溶解度; 导电能力强，可达到与NaCl相近的生产率；腐蚀作用小。

缺点:价格较贵，强氧化剂，使用时注意空全防火。

1.3.5、电解加工的基本设备（1）直流电源一为提高电解加工精度, 生产中采用脉冲电源加工。

（2）机床一要求：足够的刚性；进给速度的稳定性；防腐绝缘；安全措施。

（3）电解液系统—主要由泵、电解液槽、过滤装置、管道和阀组成。

1.4、电解加工的应用目前，电解加工主要用于批量生产条件下难切削材料和复杂型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工；还可应用于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面；已经成为机械加工中一种必不可少的补充手段。

随着对电解加工研究的深人, 电解加工的局展性落会逐渐缩小，应用范围也将愈来愈大。

具体的应用实例包括以下几个方面：（1）枪、炮管序表线加工传统的枪管膛线制造工艺为挤线法。

该法生产率高，但挤线冲头制造困难,生产周期长; 大口径枪管和炮管膛线, 多在专门的拉线机床上制成, 生产率低, 加工质量差, 表面粗糙度更难以达到要求。

20世纪50年代中期，苏联、美国和我国相继开始了膛线电解加工工艺的试验研究，并于20世纪50年代末正式应用于小口径炮管膛线生产，随后又进一步用于大口径长炮管膛线加工。

炮管膛线电解加工具有加工表面无缺陷, 矩形膛线圆角很小等优点，可提高产品的使用寿命和可靠性。

目前,膛线电解加工工艺已定型，成为枪、炮制造中的重要工艺方法。

（2）型孔及小孔的加工四方、六方、椭圆、半圆、花瓣等形状的通孔和不通孔,若采用机械切削方法加工,往往需要使用一些复杂的刀具、夹具来进行插削、拉削或挤圧, 且加工精度和表面粗糙度仍不易保证。

采用电解加工，则能够显著提高加工质量和生产率。

（3）模具型腔加工随着模具结构日益复杂，材料性能不断提高,各种难加工的材料模具,如预淬硬钢、不锈钢、高镍合金钢、粉末合金、硬质合金、超塑合金等,所占的比重日趋增大。

多数锻模为型腔模。

（4）叶片型面加工这类加工效率高，生产周期短；加工质量好；但设备、阴极均较复杂，须采用三头或斜向进给机床、复合双动阴极。

国外自动生产线上已采用此方案，国内开始试制。

（5）整体叶轮加工通常整体叶轮多为不锈钢、钛合金或高温耐热合金等难切削材料；再加之其为整体结构且叶片型面复杂，使得其制造非常困难。

（6）电解去毛刺电解去毛刺的加工间隙较大，加工时间又很短，因而工具阴极不需要相对工件进给运动，即可采用固定阴极加工方式，机床不需要工作进给系统及相应的控制系统。

（7）数控展成电解加工数控展成电解加工工具阴极形状简单(棒状、球状及条状)，设计制造方便，且适用范围广，大大缩短了生产准备周期，因而可适应多品种、小批量生产趋势，弥补电解加工在小量、单件加工时经济性差的缺点。