烧伤,金相组织不发生变化,因而加工的硬质合金表面与基体组织结构相同,具有很高的耐磨性。在提高电解磨削加工的精度方面,日本和英国进行过一些相应的研究.英国曼彻斯特大学的伊朗学者A.ETehrani在电解磨削平面的过程中研究了尺寸“过切”的问题。
图1-2电解磨削装置加工过程
该研究认为,由于电解作用的杂散腐蚀,当磨削过程中砂轮的进给速度较慢时,工件实际的去除量要大于名义去除量,即产生尺寸超差的现象,称为”过切”。该研究认为,要提高电解磨削的加工精度,应相应提高砂轮的切向进给速度。同时,A.ETehrani的研究还提出,采用脉冲电解磨削 (PEcG)工艺,可以减小加工过程中的尺寸“过切”量,因为脉冲电解磨削可以在相同的加工电流密度下减小电解作用的实际参与时间,从而减小电解作用,提高加工精度[4]。日本为提高电解磨削的加工精度也进行了一些研究,其基本思想是提高机械磨削作用在整个加工过程中所占的比重一种方法是将电解磨削分为两个工步,粗加工采用大的切深(可达几毫米)和低的往复运动速度进行电解磨削,精加工则以较高的往复运动速度和微量切进行机械磨削,从而提高加工精度,该方法被称为 SAM(SurfaceshiningAnodicMachining)法[5]。另一种方法是采用微量切削深度 (0.01一0.02mm)和高往复运动速度进行电解磨削来提高加工精度,该方法被称为EMG磨削 (ElectroMechanicalGrinding)。但是严格来说这两种工艺并不是新的加工方法,只是在不同工艺条件和操作规程下所进行的“电解磨削”+“机械磨削”而已。
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国外还对电解磨削的加工效率、能量消耗以及加工过程的优化进行了研究。优化指标包括电解砂轮的损耗、砂轮载荷、加工表面粗糙度、金属去除率和尺寸“过切”量等方面。根据不同的加工要求确定各单项指标的加权系数,再通过对大量试验结果的计算分析,确定获得最优加工质量的工艺条件。
日本在电解研磨方面的研究相对较多,尤其是大面积光整加工。早在上世纪70年代后期,为了提高不锈钢板的表面加工质量,日立造船株式会社的田宫滕恒、前田英彦等人开发了不锈钢板的电解研磨方法,并对此进行了较多的研究。后来曙川电机制作所的釜田浩、大阪大学工学部的木本康雄、京都大学的垣野义昭等学者也参与了这方面的研究。八十年代初期,日本工业技术院机械技术研究所的清宫统一等人又采用泡沫聚氨醋做研磨介质、在电解液中直接混入微细磨料进行了游离磨料的电解研磨研究[6]。与此相对应,田宫滕恒、前田英彦等人开展的电解研磨方法称为固结磨料的电解研磨,但在加工原理上二者并没有本质的不同。两种研磨方法比较起来,采用游离磨料的电解研磨加工表面质量更好,而且省去了制造砂布的工序,但金属去除率比采用固结磨料的研磨时要低。电解研磨加工表面的粗糙度值可以达到Ra0.005。八十年代中期日本机械技采溅玩还研制出了大垫板材的镜耐口工生产线,该生产线能够加工长度为6m、宽度为1.5m的不锈钢板材,加工表面粗糙度可达Rmax0.05。日本在电解研磨方面的研究比较多,目前应用领域已经从化学工业扩展到电子工业、半导体工业和原子能工业等领域中。八十年代以后,日本将电解研磨技术推广到大直径外圆及内孔表面的加工,其加工原理与平面加工基本相同。但该种外圆磨削方法加工出的表面磨削轨迹分布不理想,加工表面往往存在较大的波纹度。为改善这种加工缺陷,日本的木本康雄等人在八十年代后期提出了一种回转的盘形磨轮相对于工件偏置的研磨方法[7]。加工中工件与盘形磨轮同时旋转,二者的轴线在空间正交,盘形磨轮的轴线相对于工件的轴线向上偏移一定的距离Z,加工中盘形磨轮沿工件的轴线方向作往复进给运动。这种研磨方法加工出的工件具有较理想的磨削痕迹,可降低加工表面的波纹度和表面粗糙度值。
电解研磨还被用于内孔、自由曲面和模具型腔的加工。日本的清宫统一等人采用聚氨醋做研磨介质,研制了手持式的电解研磨加工装置,可用于自由曲面的加工。采用尼龙不织布螺旋缠绕在金属管上做研磨工具进行了必4一6mm小孔
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的镜面电解研磨,加工中磨具以23rpm的转速旋转,并以7Hz的频率和8mm的振幅沿小孔轴线振动,该种加工方法可在2分钟内使加工表面的粗糙度由Rmax2~3降至Rmax0.05。
图1-3 电解研磨系统
在线电解修整 (ELID)磨削技术是一种在加工过程中使用电解修整砂轮和常规机械磨削相结合的新的磨削方法,该方法由日本物理化学研究所大森整(Hitoshiohmori)等人于1987年提出。ELID磨削技术在美国、英国、德国等国家也得到了重视和研究应用,并用于对脆性材料表面进行超精密加工。伊朗研究者通过研究复杂部件内表面的光整,通过对试验条件的改进优化了光整需要的加工时间,少于传统光整加工时间的30倍,美国曼彻斯特大学对电解磨削外圆表面加工硬化进行了研究,波兰学者对三种难加工材料的能量消耗的对比发现,机械磨削要比电解磨削的能量消耗高[8]。国外研究者通过试验研究Al2O3/Al的复合材料,对电解磨削加工与传统磨削表面的。显微图片的分析,得出电解磨削的表面质量远远忧于传统磨削的表面质量。
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1.2.2电解磨削加工的国内研究状况
国内电解磨削技术的研究早在上世纪六十年代末期已经开始,主要的研究
单位是航空工业部所属的发动机工厂。410厂、120厂、331厂和625所对耐热合金叶片纵树型精密桦齿进行电解磨削,并研制出大气孔渗银砂轮用于生产。625所还设计制造了双轮电解磨床,解决了电解磨削工艺和砂轮修整方面的关键技术。
国内还有一些单位对硬质合金刀具进行了电解磨削工艺研究,改善了刀具的磨削质量,显著地提高了刀具的寿命。对滑片式空压机转子上的8条长480mm,宽7mm,深48mm的滑片槽进行电解磨削,使槽壁平行度<=0.02mm,表面粗糙度Ra<=1.6。采用电解磨削的原理对金属管材型材进行毛刺切削试验,研制出DOJ-1型无毛刺切管机。此项技术能使切割与去毛刺一次完成,切割端面粗糙度Ra且.6林m。用R50mm。、孔型R5.1mm导电磨轮,在外径R78mm碳化钨轧馄的外圆电解磨出半径R5.1mm、深4.4mm孔型槽,每开一个槽平均用12min,开两个槽后,磨轮外径尺寸及孔型尺寸变化小,磨出的孔型槽均符合要求。
八十年代以后,国内一些高等学校和科研院所开始了更为广泛的电解研磨技术的研究。大连理工大学将电解研磨用于轧辊的光整加工。加工前先将轧辊用机械磨削加工,表面粗糙度达到Ra0.8,然后采用浮动进给的磨条作磨具进行电解研磨,加工出的轧辊表面粗糙度可达到Ra0.025,轧制出的钢带表面粗糙度可达Ra0.055左右[9]。另外,大连理工大学还对大型化工设备氯乙烯反应釜(直径为5m,高度为4.7m)的内表面进行了电解研磨加工,表面粗糙度可达Ra0.1、m[l6]。对直径为必22m、长度为4.9m的列管式换热器中的列管内表面进行电解研磨加工也得到了Ra0.1的表面,并且换热器的是试用寿命大大提高。苏州电加工机床研究所采用浮动进给的磨条对R15x50mm的不锈钢外圆表面进行了电解研磨加工。加工中选择W10一W5粒度的磨条和19%的NaNo3电解液、1一2A/cm2的精加工电流密度、 1.3mm的加工间隙和3m/s的相对运动速度,经粗、中、精三道工序研磨可将Ra0.16一0.64的车削表面直接加工至Ra0.025或更高。对直径<=2mm、深径比>10且与物料接触的小孔型腔面
采用电解研磨,使小孔加工的经济表面粗糙度达到Ra<=0.4。
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