電解磨削說明書VIP

1、目錄摘要1前言2一、電解磨削31.1 電解磨削的基本原理和特點31.1.1 陽極反應51.1.2 陰極反應71.2 影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素71.2.1 影響生產(chǎn)率的主要因素71.2.2 影響加工精度的因素81.2.3 影響表面粗糙度的因素91.3 電解磨削用電解液及其設(shè)備101.3.1 電解液101.3.2 電解磨削用設(shè)備111.4 電解磨削的應用131.4.1 硬質(zhì)合金刀具的電解磨削131.4.2 硬質(zhì)合金軋輥的電解磨削141.4.3 電解珩磨141.4.4 電解研磨151.5 電解磨削存在的問題及前景16二、UG建模17三、快速原型制造技術(shù)實驗183.1 實驗目的：183.2

2、實驗內(nèi)容：183.3 實驗重點：183.4 試驗原理流程圖：183.5 實驗步驟：19總結(jié)23參考文獻24摘要為學習和掌握高精密的現(xiàn)代特種加工技術(shù)，了解國內(nèi)外現(xiàn)代先進制造技術(shù)的發(fā)展和應用情況，進行了此次先進制造綜合設(shè)計實訓。本次實訓通過分項負責的形式，各成員各自獨立完成所屬單項技術(shù)。在分析了電解磨削加工的原理、設(shè)備和特點，了解它的技術(shù)基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)和支撐技術(shù)之后，總結(jié)了影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的各方面因素；同時，通過了解電解磨削技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展狀況和主要領(lǐng)域內(nèi)的應用，提出該項技術(shù)在應用中所存在的問題，并且前瞻了它的應用前景和發(fā)展方向；經(jīng)此，完成本次先進制造綜合實訓，達到了解和掌握電解磨削

3、的訓練目的。關(guān)鍵詞：電解磨削；特種加工；先進制造；精密加工前言電解磨削是電解作用與機械磨削相結(jié)合的一種特種加工，又稱電化學磨削，英文簡稱ECG。電解磨削是20世紀50年代初美國人研究發(fā)明的。原理是工件作為陽極與直流電源的正極相連；導電磨輪作為陰極與直流電源的負極相連。磨削時，兩者之間保持一定的磨削壓力，凸出于磨輪表面的非導電性磨料使工件表面與磨輪導電基體之間形成一定的電解間隙(約0.020.05毫米)，同時向間隙中供給電解液。在直流電的作用下，工件表面金屬由于電解作用生成離子化合物和陽極膜。這些電解產(chǎn)物不斷地被旋轉(zhuǎn)的磨輪所刮除，使新的金屬表面露出繼續(xù)產(chǎn)生電解作用，工件材料遂不斷地被去除，從而達

4、到磨削的目的。電解液一般采用硝酸鈉亞硝酸鈉和硝酸鉀等成分混合的水溶液，不同的工件材料所用電解液的成分也不同。導電磨輪由導電性基體(結(jié)合劑)與磨料結(jié)合而成，主要為金屬結(jié)合劑金剛石磨輪電鍍金剛石磨輪銅基樹脂結(jié)合劑磨輪陶瓷滲銀磨輪和碳素結(jié)合劑磨輪等，按不同用途選用。 電解磨削適合于磨削各種高強度高硬度熱敏性脆性等難磨削的金屬材料，如硬質(zhì)合金高速鋼鈦合金不銹鋼鎳基合金和磁鋼等。用電解磨削可磨削各種硬質(zhì)合金刀具塞規(guī)軋輥耐磨襯套模具平面和不銹鋼注射針頭等。電解磨削的效率一般高于機械磨削，磨輪損耗較低，加工表面不產(chǎn)生磨削燒傷裂紋殘余應力加工變質(zhì)層和毛刺等，表面粗糙度一般為R 0.630.16微米，最高可達R

5、 0.040.02微米。 采用適應控制技術(shù)，可進一步提高電解磨削的加工穩(wěn)定性和自動化程度。同時，為了提高加工精度，采用兼有純機械磨削能力的導電磨輪，粗加工時靠電解磨削的高效率完成大部分加工量，然后切斷電解電源，靠純機械磨削磨掉精加工余量，這樣能顯著提高加工精度。電解磨削方式已從平面磨削擴大到內(nèi)圓磨削外圓磨削和成形磨削。電解加工的原理也可與珩磨和超精加工結(jié)合起來，成為電解珩磨和電解超精加工。一、電解磨削1.1電解磨削的基本原理和特點電解磨削屬于電化學加工范疇。電解磨削是由電解作用（占95%-98%）和機械磨削作用（占2%-5%）相結(jié)合而進行加工的，比電解加工的加工精度高，表面粗糙度小，比機械磨削

6、的生產(chǎn)效率高。其裝置見圖1-1。圖1-2所示的是電解磨削原理圖。導電砂輪1與直流電源的負極相連，被加工弓箭2（硬質(zhì)合金車刀）接正極，它在一定壓力下與導電砂輪相接觸。加工區(qū)域中送入電解液3，在電解與機械磨削的雙重作用下，車刀的后刀面很快就被磨光。圖1-3所示為電解磨削加工過程原理圖，圖中1為磨粒，2為導電砂輪的結(jié)合劑（銅或石墨），3為被加工工件，4為電解產(chǎn)物（陽極鈍化薄膜），間隙被電解液5充滿。電流從工件3通過電解液5而流向磨輪，形成通路，于是工件（陽極）表面的金屬在電流與電解液的作用下發(fā)生電解作用（電化學腐蝕），被氧化成一層極薄的氧化物或氫氧化物薄膜4，一般稱它為陽極薄膜。但剛形成的陽極薄膜迅

7、速被導電砂輪中的磨料刮除，在陽極工件上又露出新的金屬表面并被繼續(xù)電解。這樣，其電解作用和刮除薄膜的切削作用交替進行，使工件連續(xù)的被加工，直至達到一定的尺寸精度和表面粗糙度。電解磨削過程中，金屬主要是靠電化學作用腐蝕下來，砂輪起磨去電解產(chǎn)物陽極鈍化膜和整平工件表面的作用。電解磨削與機械磨削比較，具有以下特點：（1） 加工范圍廣，加工精度高 由于它主要是電解作用，因此只要選擇合適的電解液就可以用來加工任何高硬度與高韌性的金屬材料，例如磨削硬質(zhì)合金時，與普通的金剛石砂輪磨削相比較，電解磨削的加工效率要高3-5倍。（2） 可以提高加工精度及表面質(zhì)量 因為砂輪并不是主要磨削金屬，磨削力和磨削熱都比較小，

8、不會產(chǎn)生磨削毛刺、裂紋、燒傷現(xiàn)象，一般表面粗糙度可優(yōu)于Ra0.16um。（3） 砂輪的磨損量小 例如，磨削硬質(zhì)合金，普通刀刃時，碳化硅砂輪的磨損量為切除硬質(zhì)合金質(zhì)量的4-6倍；電解磨削時，砂輪的磨損量不超過硬質(zhì)合金切除量的50%-100%，與普通金剛石砂輪磨削相比較，電解磨削用的金剛石砂輪的損耗速度僅為它們的1/5-1/10，可顯著降低成本。與機械磨削相比，電解磨削的不足之處是：加工刀具等的刃口不易磨得非常鋒利；機床、夾具等需采取防腐防銹措施；還需增加吸氣、排氣裝置，以及需要直流電源、電解液過濾、循環(huán)裝置等附屬設(shè)備。電解磨削時，電化學陽極溶解的機理和電解加工相似，不同之處是電解加工時殃及表面形

9、成的鈍化膜是靠活性離子（如氯離子）進行活化，或靠很高的電流密度去破壞（活化）而使陽極表面金屬不斷溶解去除的，加工電流很大，溶解速度很快，電解產(chǎn)物的排除靠高流速的電解液的沖刷作用；電解磨削時陽極表面形成的鈍化膜是靠砂輪的磨削作用，即機械的刮削來去除和活化的。因此，電解加工時必須采用壓力較高、流量較大的泵，例如渦旋泵、多級離心泵等，而電解磨削一般可采用冷卻潤滑液用的小型離心泵。從這意義上來說，為區(qū)別電解磨削，有把電解加工稱為“電解液加工”的。另外，電解磨削是靠砂輪磨料來刮除具有一定硬度和粘度的陽極鈍化膜，其形狀和尺寸精度主要是由砂輪相對工件的成形運動來控制的，因此，電解液中可能含有活化能力很強的活

10、性離子如氯離子等，而采用腐蝕能力較弱的鈍化性電解液，如以硝酸鈉、亞硝酸鈉等為主的電解液，以提高電解磨削成形精度和有利于機床的防銹防蝕。電解磨削采用鈍化性電解液，現(xiàn)以亞硝酸鹽為主要成分的電解液加工WC-Co系列硬質(zhì)合金為例，簡要說明其電化學反應過程。1.1.1陽極反應電解磨削過程中的電化學陽極反應是鈍化-刮除鈍化膜不斷交替進行的過程。1. 鈷的陽極氧化反應2. 在電解液中，鈷首先被電離，產(chǎn)生的鈷離子立即與溶液中的氫氧根離子化合，生成溶解度極小的氫氧化鈷，即2WC的陽極氧化反應WC的陽極氧化主要由于強氧化性的作用的結(jié)果，其過程是亞硝酸根離子首先在陽極上氧化，并生成四氧化二氮，再氧化WC（或TiC）

11、反應中產(chǎn)生的由于電極上氧或原子氧的作用，立即被氧化成二氧化氮，一部分放出，一部分電解液中，再生成亞硝酸鹽。溶液中的水分子或氫氧根離子也可能在陽極上放電，生成原子氧（在中性溶液中）（在堿性溶液中）3.鈷的鈍化反應按電化學反應理論，鈍化是由于在工件表面形成依附的或成相的氧化物層或鹽層，而使金屬的陽極溶解過程減慢。4.鎢的鈍化反應所生成的在堿性溶液中，將進一步發(fā)生化學溶解或 1.1.2陰極反應分析和實驗表明，陰極電化學反應主要是氫氣的析出，即（在中性或堿性溶液中）但在某些情況下，也可能也可能有其他副反應發(fā)生，如金屬離子的還原或其氧化物的沉積等。1.2影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素1.2.1影響生

12、產(chǎn)率的主要因素1. 電化學當量電化學當量為按照法拉第定律，單位電量理論上所能電解蝕除的金屬量，例如鐵的電化學當量為133（立方毫米/安小時）。電解磨削與電解加工時一樣，可以依據(jù)需要去除的金屬量來計算所需的電流和時間。不過由于電解時陽極上還可能有氣體被電解析出，多損耗電能，或者由于磨削時還有機械磨削作用在內(nèi)，節(jié)省了電解蝕除金屬用的電能，所以電流效率可能小于或大于1。由于工件材料實際上是由多種金屬元素組成的，各金屬成分以及雜質(zhì)的電化學當量不一樣，所以電解蝕除速度就有差別（尤其在金屬晶格邊緣），它是造成表面粗糙度不好的原因之一。2. 電流密度提高電流密度能加速陽極溶解。提高電流密度的途徑為：提高工作

13、電壓。縮小電極間隙。減小電解液的電阻率。提高電解液溫度等。3. 磨輪（陰極）與工件間的導電面積當電流密度一定時，通過的電量與導電面積成正比。陰極與工件的接觸面積越大，通過的電量越多，單位時間內(nèi)金屬的去除率越大。因此，因盡可能增加兩極之間的導電面積，以達到提高提高生產(chǎn)率的目的。當磨削外圓時，工件與砂輪之間的接觸面積較小，為此，可采用“中極法”，如圖1-4所示極為中極法電解磨削的原理圖。由圖可見，在普通砂輪之外再附加中間電極作為陰極，工件接正極，砂輪不導電，電解作用在中間電極和工件之間進行，砂輪只起刮除鈍化膜的作用，從而大大增加了導電面積，提高生產(chǎn)率。如果利用多孔的中間電極往工件表面噴射電解液，則

14、生產(chǎn)率可更高。采用中極法的缺點是在外圓磨削時，加工不同直徑的外圓需更換電極。4. 磨削壓力磨削壓力越大，工件臺走刀速度越快，陽極金屬被活化的程度越高，生產(chǎn)率也隨之提高。但過高的壓力容易使磨料磨損和脫落；減小了加工間隙，影響電解液的流入，引起火花放電或發(fā)生短路現(xiàn)象，將使生產(chǎn)率下降。通常的磨削壓采用0.1-0.3Mpa。1.2.2影響加工精度的因素1. 電解液電解液的成分直接影響到陽極表面鈍化膜的性質(zhì)。如果所生成的鈍化膜結(jié)構(gòu)疏松，對工件表面的保護能力差，加工精度就低。要獲得高精度的零件，在加工過程中工件表面應生成一層結(jié)構(gòu)致密、均勻、保護性能良好的低價氧化物。鈍化性電解液形成的陽極鈍化膜不易受到破壞

15、。硼酸鹽、磷酸鹽等弱電解質(zhì)的含氧酸鹽的水溶液都是較好的鈍化性電解液。加工硬質(zhì)合金時，要適當控制電解液的pH值，因為硬質(zhì)合金的氧化物易溶于堿性溶液中。要得到較厚的陽極鈍化膜。不應采用高pH值的電解液，一般pH=7-9為宜。2. 陰極導電面積和磨粒軌跡電極磨削平面時，常常采用碗狀砂輪以增加陰極面積，但工件往復移動時，陰、陽極上各點的相對運動速度和軌跡的重復程度并不相等，砂輪邊緣線速度高，進給方向兩側(cè)軌跡的重復程度較大，磨削量較多，磨出的工件往往成中凸的“魚背”形狀。工件在往復運動磨削過程中，由于兩極之間的接觸面積逐漸減小或逐漸增加，引起電流密度相應的變化，造成表面電解不均勻，也會影響加工成形精度。

16、此外，雜散腐蝕尖端放電常引起棱邊塌角或側(cè)表面局部變毛糙。3. 被加工材料的性質(zhì)對成分復雜的材料，由于不同金屬元素的電極電位不同，陽極溶解速度也不同，特別是電解磨削硬質(zhì)合金和鋼料的組合件時，問題更為嚴重。因此，要研究適合多種金屬、同時均勻溶解的電解液配方，這是解決多金屬材料電解磨削的主要途徑。4. 機械因素電解磨削過程中，陽極表面的活化主要是機械磨削作用，因此機床的成形運動精度、夾具精度、磨輪精度對加工精度的影響是不可忽略的。其中電解磨輪占有重要地位，它不但直接影響到加工精度，而且影響到加工間歇的穩(wěn)定。電解磨削時的加工間隙是由電解磨輪保證的，為此，除了精確休整砂輪外，砂輪的磨料應該選擇較硬的、耐

17、磨損的材料。采用中極法磨削時，應保持陰極的形狀正確。1.2.3影響表面粗糙度的因素1. 電參數(shù)工作電壓是影響表面粗糙度的主要因素。工作電壓低，工件表面溶解速度慢，鈍化膜不易被穿透，因而溶解作用只在表面凸處進行，有利于提高精度。精加工時應選用較低的工作電壓，但不能低于合金中最高分解電壓。例如，加工WC-Co系列硬質(zhì)合金時工作電壓低于3伏（因TiC的分解電壓為3V）。工作電壓過低，會使電解作用減弱，生產(chǎn)率降低，表面質(zhì)量變壞；工作電壓過高時，表面不易整平，甚至引起火花放電或電弧放電，使表面粗糙度惡化。電解磨削較合適的工作電壓一般為5-12V。此外還應與砂輪磨削深度相配合。電流密度過高，電解作用過強，

18、表面粗糙度不好。電流密度過低，機械作用過強，也會使表面粗糙度變壞。因此，電解磨削時電流密度的選擇應使電解作用和機械作用配合恰當。2. 電解液電解液的成分和質(zhì)量分數(shù)是影響陽極鈍化膜質(zhì)量和厚度的主要因素。因此為了改善表面粗糙度，常常選用鈍化型或半鈍化型電解液。為了使電解作用正常進行，間隙中應充滿電解液，因此電解液的流量必須充足，而且應予過濾以保持電解液的清潔度。3. 工件材料性質(zhì)對成分復雜的材料，由于不同金屬元素的電極電位不同，陽極溶解速度也不同，特別是電解磨削硬質(zhì)合金和鋼料的組合件時，問題更為嚴重。因此，要研究適合多種金屬、同時均勻溶解的電解液配方，這是解決多金屬材料電解磨削的主要途徑。4. 機

19、械因素磨料粒度越細，越能均勻的出去凸起部分的鈍化膜，另一方面使加工間隙，這兩種作用都加快了整平速度，有利于改善表面粗糙度。但如果磨料過細，加工間隙過小，容易引起火花而降低表面質(zhì)量。一般磨粒在40#-100#內(nèi)選取。由于去除的是比較軟的鈍化膜，因此磨料的硬度對表面的粗糙度的影響不大。磨削壓力太小，難以去除鈍化膜；磨削壓力過大，機械切削作用強，磨料磨損加快，使表面粗糙度惡化。實踐證明，電解磨削終了時，切斷電源進行短時間（1-3min）的機械修磨，可改善表面粗糙度和光亮度。1.3電解磨削用電解液及其設(shè)備1.3.1電解液電解磨削用電解液的選擇，應該考慮一下五個方面的要求：1）能夠使金屬表面生成結(jié)構(gòu)緊密

20、、粘附力強的鈍化膜，以獲得良好的尺寸精度和表面粗糙度。2）導電性好，以獲得搞生產(chǎn)率。3）不腐蝕機床及工夾具。4）對人體和環(huán)境無危害，確保人身健康。5）經(jīng)濟效果好，價格便宜，來源豐富，在加工中不易消耗。要同時滿足上述五方面的要求是困難的。在實際生產(chǎn)中，應針對不同產(chǎn)品的技術(shù)要求，不同的材料，選用最佳的電解液。實驗證明，亞硝酸鹽最適合于硬質(zhì)合金的電解磨削。實際生產(chǎn)中，常常還有硬質(zhì)合金和鋼料的組合件，需要同時進行加工，就要求適合“雙金屬”的電解液。表1-1為加工硬質(zhì)合金和鋼料組合材料的“雙金屬”電解液。表1-1 雙金屬電解液電解液質(zhì)量分數(shù)電流效率電流密度表面粗糙度5.0%1.5%0.3%0.3%92.

21、9%7010 A/Ra0.1um表1-2為磨削低碳鋼和中碳鋼的電解液，用于其它鋼料磨削的電解液尚待實驗。表1-2 磨削低碳鋼和中碳鋼的電解液電解液質(zhì)量分數(shù)電流效率電流密度表面粗糙度2.0%7%2.0%89%7810 A/Ra0.4um上述電解液中，亞硝酸鈉的主要作用是導電、氧化和防銹。硝酸鹽的作用主要是為了提高電解液的導電性，其次是硝酸根離子有可能還原為亞硝酸根離子，以補充電極反應過程中亞硝酸根的消耗。磷酸氫二鈉是弱酸強堿鹽，使溶液成弱堿性，有利于氧化鈷、氧化鎢和氧化鐵的溶解；磷酸氫根離子還能與鈷離子絡(luò)合，生成鈷的磷酸鹽沉淀，有利于保護電解液的清潔。重鉻酸鹽和亞硝酸鹽一樣，都是強鈍化劑，而且可

22、以防止金屬正離子或金屬氧化物在陰極上沉積。硼砂是作為添加劑，使工件表面生成較厚的結(jié)構(gòu)緊密的鈍化膜，在一定程度上對工件棱邊和尖角起了保護作用。酒石酸鈉鉀是鈷離子的良好絡(luò)合劑，有利于電解液的清潔，促進鈷的溶解。1.3.2電解磨削用設(shè)備電解磨削的設(shè)備主要包括直流電源、電解液系統(tǒng)和電解磨床。電解磨削用的直流電源要求有可調(diào)的電壓（5-20V）和較硬的外特性，最大工作電流視加工面積和所需生產(chǎn)率可自10-1000A不等。只要功率許可，一般可以和電解加工的直流電源設(shè)備通用。供應電解液的循環(huán)泵一般用小型離心泵，但最好是耐酸、耐腐蝕的。還應該有過濾和沉積電解液雜質(zhì)的裝置。在電解過程中有時會產(chǎn)生對人體有害的氣體，如

23、一氧化碳等，因此在機床上最好設(shè)有強制抽氣裝置或中和裝置，否則至少要在空氣較流通的地方操作。電解液的噴射一般都用管子和便噴嘴，噴嘴接到砂輪的上方，向工作區(qū)域噴射電解液。電解磨床與一般磨床相仿，在沒有專用磨床時，可以用其它磨床改裝，改裝工作主要有：增加電刷導電裝置。將砂輪主軸和床身絕緣，不讓電流有可能在軸承的摩擦面間流動。將工具、夾具和機床絕緣。增加機床對電解溶液的防濺防銹裝置。為了減輕和避免機床的腐蝕，機床與電解液接觸的部分應選擇耐腐蝕性較好的材料。機床主軸應保證砂輪工作面的振擺量不大于0.01-0.02mm，否則不僅磨削時接觸不均勻，而且不能保證合理的電極間歇。電解磨削一般需要專用制造的導電砂

24、輪，常用的有銅基和石墨兩種。銅基導電砂輪的導電性能好，加工間隙可采用反電解法得到，即把電解砂輪接陽極，進行電解，此時銅基逐漸被溶解，達到所需的溶解量（即加工間隙值）后，停止反電解，磨粒暴露在銅基之外的尺寸即為所需的加工間隙，所以銅基砂輪的加工生產(chǎn)率高。石墨砂輪不能反電解加工，但磨削時石墨與工件之間會產(chǎn)生火花放電，同時具有電解磨削和電火花磨削雙重作用。在斷電后的精磨過程中，石墨具有潤滑、拋光的作用，可獲得較好的表面粗糙度。導電砂輪的磨料有燒結(jié)剛玉、白剛玉、高強度陶瓷、碳化硅、碳化硼、人造寶石、金剛石等多種。最常用的是金剛石導電砂輪，因為金剛石磨粒具有很高的耐磨性，能比較穩(wěn)定的保持兩極間的距離，是

25、加工間隙穩(wěn)定，而且可以在斷電后對象硬質(zhì)合金一類的高硬度材料進行精磨，可提高精度和改善表面粗糙度。金剛石砂輪有銅、鎳、鈷、鑄鐵粉末燒結(jié)的多種，也可用反電解法修磨砂輪。1.4電解磨削的應用電解磨削主要集中了電解加工和機械磨削的優(yōu)點，因此在生產(chǎn)中已用來磨削一些高硬度的零件，如各種硬質(zhì)合金刀具、量具、擠壓拉絲模具、軋輥等。對于普通磨削很難加工的小孔、深孔、薄壁筒、細長桿等零件，電解磨削也能顯出優(yōu)越性。對于復雜型面的零件，也可采用電解研磨和電解衍磨，因此電解磨削的應用范圍正在日益擴大。1.4.1硬質(zhì)合金刀具的電解磨削用氧化鋁導電砂輪電解磨削硬質(zhì)合金車刀和銑刀，表面粗糙度可達Ra0.2-0.1um，刃口半

26、徑小于0.02mm，平直度也較普通砂輪磨出的好。采用金剛石導電砂輪磨削加工精密絲杠的硬質(zhì)合金成型刀具，表面粗糙度可小于Ra0.016um，刃口非常鋒利，完全達到精車精密絲杠的要求。所用電解液為亞硝酸鈉9.6%、硝酸鈉0.3%、磷酸氫二鈉0.3%的水溶液（指質(zhì)量分數(shù)），加入少量的丙三醇（甘油），可以改善表面粗糙度。電壓為6-8V，加工時的壓力為0.1MPa。實踐證明，采用電解磨削工藝不僅比單純用金剛石砂輪磨削時效率提高2-3倍，而且大大節(jié)省了金剛石砂輪，一個金剛石導電砂輪可用5-6年。用電解磨削軋制鉆頭，生產(chǎn)率和質(zhì)量都比普通砂輪磨削時為高，而砂輪消耗和成本大為降低。1.4.2硬質(zhì)合金軋輥的電解磨

27、削硬質(zhì)合金軋輥如圖1-6所示。采用金剛石導電砂輪進行電解成形磨削，軋輥的形槽精度為0.02mm，形槽位置精度為0.01mm，表面粗糙度為Ra0.2um，工件表面不會產(chǎn)生微裂紋，無殘余應力，加工效率高，并大大提高了金剛石砂輪的使用壽命，其磨削比為138（磨削量立方厘米/磨削損耗量立方厘米）。所采用的導電砂輪為金屬（銅粉）結(jié)合劑的人造金剛石砂輪，磨料粒度為60-1000目，外圓砂輪直徑為300mm，磨削形槽的成形砂輪直徑為260mm。電解液成分為亞硝酸鈉9.6%、硝酸鈉0.3%、磷酸氫二鈉0.3%酒石酸鉀鈉0.1%、其余為水（指質(zhì)量分數(shù)）。粗磨的加工參數(shù)為：電壓12V，電流密度15-25A/平方厘

28、米，砂輪轉(zhuǎn)速2900r/min，工作轉(zhuǎn)速0.025 r/min，一次進刀深度2.5mm。精加工的加工參數(shù)為電壓10V，工件轉(zhuǎn)速16r/min,工作臺移動速度0.6mm/min。1.4.3電解珩磨對于小孔、深孔、薄壁筒等零件，可選用電解珩磨。圖1-7為電解珩磨加工深孔示意圖。普通的珩磨機床及珩磨頭稍加改裝，很容易實現(xiàn)電解珩磨。電解珩磨的電參數(shù)可以很大范圍內(nèi)變化，電壓為3-30V，電流密度為0.2-1A/。電解珩磨的生產(chǎn)率比普通珩磨的高，表面粗糙度也得到改善。齒輪的電解珩磨已在生產(chǎn)中得到應用，它的生產(chǎn)率比機械珩齒高，珩輪的磨損量也小。電解珩輪是由金屬齒片和珩輪齒片相間而形成的，如圖1-8所示，金屬

29、齒形略小于珩磨輪齒片的齒形，從而保持一定的加工加工間隙1.4.4電解研磨將電解加工與機械研磨結(jié)合在一起，就構(gòu)成了一種新的加工方法電解研磨，見圖1-9.電解研磨加工采用鈍化型電解液，利用機械研磨能去除表面微觀不平度各高點的鈍化膜，使其露出基體金屬并再次形成新的 鈍化膜，實現(xiàn)表面的鏡面加工。電解研磨按磨料是否粘固在彈性合成無紡布上可分為固定磨料加工和流動磨料加工兩種。固定磨料加工是將磨粒粘在無紡布上之后包覆在工具陰極上，無紡布的厚度即為電解間隙。當工具陰極與工件表面蟲棉電解液并有相對運動時，工件表面將依次被電解，形成鈍化膜，同時受到磨粒的研磨作用，實現(xiàn)復合加工。流動磨料電解研磨加工時工具陰極只包覆

30、彈性合成無紡布，極細的磨料則懸浮在電解液中，因此磨料研磨時的研磨軌跡就 更加雜亂而無規(guī)律，這正是獲得鏡面的主要原因。電解研磨可以對碳鋼、合金鋼、不銹鋼進行加工。一般選用20%(指質(zhì)量分數(shù))作電解液，電解間隙為1-2mm左右，電流密度一般在1-2A。這中加工方法目前已應用于金屬冷軋軋輥、大型船用柴油機軸類零件、大型不銹鋼化工容器內(nèi)壁以及不銹鋼太陽能電池基板的鏡面加工。1.5電解磨削存在的問題及前景近年來,隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,一些尖端科學部門和新興工作領(lǐng)域的許多裝備常常在高溫、高壓、高速以及惡劣環(huán)境中工作,因而高硬、難熔及具有特殊物理性能的材料得到廣泛應用。材料愈來愈難以加工。這就促進了電解磨

31、削的發(fā)展,其應用范圍日益擴大。金屬鏡面電解研磨已在生產(chǎn)中得到應用。表面粗糙度可達到Ra00250008m。齒輪的電解珩磨已在生產(chǎn)中得到應用。生產(chǎn)率高于機械珩磨,珩輪磨損量也小。對于普通磨削很難以加工的細長桿、薄壁套、成型面、深孔、小孔類零件電解磨削也能顯示出優(yōu)越性。例如,用金剛石導電砂輪對硬質(zhì)合金軋輥進行電解成型磨削,型槽精度可達02m,型槽位置精度為001mm,表面粗糙度為Ra02m。二、UG建模操作步驟：新創(chuàng)建一個UG文件，進入建模功能。創(chuàng)建曲線，利用曲線的偏置功能，來偏置樣條曲線。再利用直線功能，創(chuàng)建兩條直線連接樣條曲線和偏置曲線。利用拉伸功能，沿zc軸方向，拉伸整個封閉曲線，再利用邊倒

32、圓功能，選取倒圓邊，按照提示的倒圓半徑對不同的邊緣進行倒圓操作。移動坐標系到前端面上直邊的左端面處，并保持xc軸方向的旋轉(zhuǎn)坐標系90度，然后利用橢圓功能，創(chuàng)建橢圓。利用對象變換操作的平移方式，設(shè)置坐標增量，來移動橢圓曲線。再通過橢圓的兩個相對四分點創(chuàng)建一條直線。利用剪裁曲線功能，來剪裁曲線。利用拉伸功能，拉伸上步的封閉曲線。利用曲線圓角功能，以兩對象圓角和半徑方式對輪廓曲線進行圓角操作。再利用對象變換功能，設(shè)置坐標增量來移動輪廓曲線。利用拉伸功能，選取輪廓曲線，沿系統(tǒng)缺省拉伸方向拉伸它，最后進行“并”操作。利用邊倒圓角功能，選取倒圓邊，按照提示的倒圓半徑對不同的邊緣進行倒圓操作，即可完成整個實

33、體建模,結(jié)果見圖2-1和2-2。三、快速原型制造技術(shù)實驗3.1 實驗目的：1）對快速成型機進行感性認識，并掌握快速成型機的工作原理；2）掌握快速原型制造方法，（選擇性激光燒結(jié)SLS）；3）通過實驗使學生體會快速原型制造的特點。（縮短產(chǎn)品上市時間提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化設(shè)計）；4） 使用工程軟件進行實體建模、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換成STL格式）。3.2 實驗內(nèi)容：1）使用工程軟件進行實體建模、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換成STL格式）；2）產(chǎn)品激光燒結(jié)；3）產(chǎn)品后置處理。3.3 實驗重點：1）掌握快速成型的原理；2）掌握激光燒結(jié)主要參數(shù)的范圍。3.4 試驗原理流程圖：3.5實驗步驟：1.快速成型原理快速成型（R

34、apid Prototyping）是將計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機數(shù)字控制（CNC）、激光、機密伺服驅(qū)動和新材料等先進技術(shù)集于一體。依據(jù)工件的三維模型，進行分層切片，得到各層截面的二維輪廓。按照這些輪廓，燒結(jié)一層層粉末材料，形成各個截面輪廓并逐步疊加成三維工件。2.快速成型技術(shù)的應用1) 塑料功能產(chǎn)品；2) 新產(chǎn)品開發(fā)樣品；3) 模具制造（鑄造模具、消失模具）；4) 醫(yī)療產(chǎn)品開發(fā)。3.三維模型設(shè)計及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換1) 三維模型數(shù)據(jù)來源快速成型的數(shù)據(jù)模型來源主要有兩個方面：各種三維設(shè)計軟件及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口；各種醫(yī)療CT數(shù)據(jù)。2) 三維模型設(shè)計三維模型可以通過各種大型工程軟件

35、進行設(shè)計，現(xiàn)在應用較為廣泛有Pro/Engineer、Unigraphics、CATIA等。下面主要以Unigraphics為例進行三維模型設(shè)計，根據(jù)快速成型的特點，模型一般應為薄壁中空為好，變形小，乘興精度高。設(shè)計模型如圖3-3所示。3) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換快速原型的數(shù)據(jù)模型格式為STL文件，所以在進行激光燒結(jié)必須進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換主要數(shù)據(jù)如圖3-4所示。4.快速成型機的基本組成快速成型機主要有計算機控制系統(tǒng)、主機、激光器冷卻器三部分組成具體結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。5.成型方向的選擇 在選擇工件成型方向時，主要考慮成型方向?qū)ぜ焚|(zhì)的影響、和成型方向?qū)χ谱鲿r間的影響等方面的因素。由于快速成型在X-Y方向的

36、成型精度比Z方向的成型精度高，所以，應將精度要求高的輪廓盡可能的放置在X-Y平面內(nèi)。工件的燒結(jié)層厚很小，一般為0.1MM，所以選擇成型方向時應使燒結(jié)時間最短。6.快速成型燒結(jié)調(diào)試 快速成型機的控制系統(tǒng)為HPRS2003，整個成型過程都是由其控制。工件在燒結(jié)之前必須進行加熱和成形鋪粉工作，控制調(diào)試工作操作界面如圖4所示。成型燒結(jié)必須有一定的溫度，所以必須進行加熱，加熱操作界面如圖3-4所示。7.燒結(jié)制造參數(shù)設(shè)置進行燒結(jié)必須設(shè)置合理的制造參數(shù)，其中最主要的是激光功率和單層厚度。激光功率一般在20%左右，與選擇的單層厚度有關(guān)。單層厚度的變化范圍0.075-0.3mm之間經(jīng)常選用0.1mm。使用多層燒結(jié)。制造參數(shù)設(shè)置界面如圖3-5所示。8.產(chǎn)品后置處理粉末燒結(jié)的快速成型產(chǎn)品后置處理有兩種方法，浸蠟和掛樹脂兩種方法。浸蠟后置處理工藝相對簡單，注意防止變形。下面主要介紹掛樹脂的工藝過程及方法。按照這些輪廓，