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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电解磨削说明书.精品文档.目录摘要1前言2一、电解磨削31.1 电解磨削的基本原理和特点31.1.1 阳极反应51.1.2 阴极反应71.2 影响电解磨削生产率和加工质量的因素71.2.1 影响生产率的主要因素71.2.2 影响加工精度的因素81.2.3 影响表面粗糙度的因素91.3 电解磨削用电解液及其设备101.3.1 电解液101.3.2 电解磨削用设备111.4 电解磨削的应用131.4.1 硬质合金刀具的电解磨削131.4.2 硬质合金轧辊的电解磨削141.4.3 电解珩磨141.4.4 电解研磨151.5 电解磨削存在的问题及前景
2、16二、UG建模17三、快速原型制造技术实验183.1 实验目的：183.2 实验内容：183.3 实验重点：183.4 试验原理流程图：183.5 实验步骤：19总结23参考文献24摘要为学习和掌握高精密的现代特种加工技术，了解国内外现代先进制造技术的发展和应用情况，进行了此次先进制造综合设计实训。本次实训通过分项负责的形式，各成员各自独立完成所属单项技术。在分析了电解磨削加工的原理、设备和特点，了解它的技术基础、关键技术和支撑技术之后，总结了影响电解磨削生产率和加工质量的各方面因素；同时，通过了解电解磨削技术在国内外的发展状况和主要领域内的应用，提出该项技术在应用中所存在的问题，并且前瞻了
3、它的应用前景和发展方向；经此，完成本次先进制造综合实训，达到了解和掌握电解磨削的训练目的。关键词：电解磨削；特种加工；先进制造；精密加工前言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。磨削时，两者之间保持一定的磨削压力，凸出于磨轮表面的非导电性磨料使工件表面与磨轮导电基体之间形成一定的电解间隙(约0.020.05毫米)，同时向间隙中供给电解液。在直流电的作用下，工件表面金属由于电解作用生成离子化合物和阳极膜。这些电解产物不断地被旋转的
4、磨轮所刮除，使新的金属表面露出继续产生电解作用，工件材料遂不断地被去除，从而达到磨削的目的。电解液一般采用硝酸钠亚硝酸钠和硝酸钾等成分混合的水溶液，不同的工件材料所用电解液的成分也不同。导电磨轮由导电性基体(结合剂)与磨料结合而成，主要为金属结合剂金刚石磨轮电镀金刚石磨轮铜基树脂结合剂磨轮陶瓷渗银磨轮和碳素结合剂磨轮等，按不同用途选用。 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
5、余应力加工变质层和毛刺等，表面粗糙度一般为R 0.630.16微米，最高可达R 0.040.02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、电解磨削1.1 电解磨削的基本原理和特点电解磨削属于电化学加工范畴。电解磨削是由电解作用（占95%-98%）和机械磨削作用（占
6、2%-5%）相结合而进行加工的，比电解加工的加工精度高，表面粗糙度小，比机械磨削的生产效率高。其装置见图1-1。图1-2所示的是电解磨削原理图。导电砂轮1与直流电源的负极相连，被加工弓箭2（硬质合金车刀）接正极，它在一定压力下与导电砂轮相接触。加工区域中送入电解液3，在电解与机械磨削的双重作用下，车刀的后刀面很快就被磨光。图1-3所示为电解磨削加工过程原理图，图中1为磨粒，2为导电砂轮的结合剂（铜或石墨），3为被加工工件，4为电解产物（阳极钝化薄膜），间隙被电解液5充满。电流从工件3通过电解液5而流向磨轮，形成通路，于是工件（阳极）表面的金属在电流与电解液的作用下发生电解作用（电化学腐蚀），被
7、氧化成一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜4，一般称它为阳极薄膜。但刚形成的阳极薄膜迅速被导电砂轮中的磨料刮除，在阳极工件上又露出新的金属表面并被继续电解。这样，其电解作用和刮除薄膜的切削作用交替进行，使工件连续的被加工，直至达到一定的尺寸精度和表面粗糙度。电解磨削过程中，金属主要是靠电化学作用腐蚀下来，砂轮起磨去电解产物阳极钝化膜和整平工件表面的作用。电解磨削与机械磨削比较，具有以下特点：（1） 加工范围广，加工精度高 由于它主要是电解作用，因此只要选择合适的电解液就可以用来加工任何高硬度与高韧性的金属材料，例如磨削硬质合金时，与普通的金刚石砂轮磨削相比较，电解磨削的加工效率要高3-5倍。（2）
8、可以提高加工精度及表面质量 因为砂轮并不是主要磨削金属，磨削力和磨削热都比较小，不会产生磨削毛刺、裂纹、烧伤现象，一般表面粗糙度可优于Ra0.16um。（3） 砂轮的磨损量小 例如，磨削硬质合金，普通刀刃时，碳化硅砂轮的磨损量为切除硬质合金质量的4-6倍；电解磨削时，砂轮的磨损量不超过硬质合金切除量的50%-100%，与普通金刚石砂轮磨削相比较，电解磨削用的金刚石砂轮的损耗速度仅为它们的1/5-1/10，可显著降低成本。与机械磨削相比，电解磨削的不足之处是：加工刀具等的刃口不易磨得非常锋利；机床、夹具等需采取防腐防锈措施；还需增加吸气、排气装置，以及需要直流电源、电解液过滤、循环装置等附属设备
9、。电解磨削时，电化学阳极溶解的机理和电解加工相似，不同之处是电解加工时殃及表面形成的钝化膜是靠活性离子（如氯离子）进行活化，或靠很高的电流密度去破坏（活化）而使阳极表面金属不断溶解去除的，加工电流很大，溶解速度很快，电解产物的排除靠高流速的电解液的冲刷作用；电解磨削时阳极表面形成的钝化膜是靠砂轮的磨削作用，即机械的刮削来去除和活化的。因此，电解加工时必须采用压力较高、流量较大的泵，例如涡旋泵、多级离心泵等，而电解磨削一般可采用冷却润滑液用的小型离心泵。从这意义上来说，为区别电解磨削，有把电解加工称为“电解液加工”的。另外，电解磨削是靠砂轮磨料来刮除具有一定硬度和粘度的阳极钝化膜，其形状和尺寸精
10、度主要是由砂轮相对工件的成形运动来控制的，因此，电解液中可能含有活化能力很强的活性离子如氯离子等，而采用腐蚀能力较弱的钝化性电解液，如以硝酸钠、亚硝酸钠等为主的电解液，以提高电解磨削成形精度和有利于机床的防锈防蚀。电解磨削采用钝化性电解液，现以亚硝酸盐为主要成分的电解液加工WC-Co系列硬质合金为例，简要说明其电化学反应过程。1.1.1 阳极反应电解磨削过程中的电化学阳极反应是钝化-刮除钝化膜不断交替进行的过程。1. 钴的阳极氧化反应2. 在电解液中，钴首先被电离，产生的钴离子立即与溶液中的氢氧根离子化合，生成溶解度极小的氢氧化钴，即2WC的阳极氧化反应WC的阳极氧化主要由于强氧化性的作用的结
11、果，其过程是亚硝酸根离子首先在阳极上氧化，并生成四氧化二氮，再氧化WC（或TiC）反应中产生的由于电极上氧或原子氧的作用，立即被氧化成二氧化氮，一部分放出，一部分电解液中，再生成亚硝酸盐。溶液中的水分子或氢氧根离子也可能在阳极上放电，生成原子氧（在中性溶液中）（在碱性溶液中）3.钴的钝化反应按电化学反应理论，钝化是由于在工件表面形成依附的或成相的氧化物层或盐层，而使金属的阳极溶解过程减慢。4.钨的钝化反应所生成的在碱性溶液中，将进一步发生化学溶解或 1.1.2 阴极反应分析和实验表明，阴极电化学反应主要是氢气的析出，即（在中性或碱性溶液中）但在某些情况下，也可能也可能有其他副反应发生，如金属离
12、子的还原或其氧化物的沉积等。1.2 影响电解磨削生产率和加工质量的因素1.2.1 影响生产率的主要因素1. 电化学当量电化学当量为按照法拉第定律，单位电量理论上所能电解蚀除的金属量，例如铁的电化学当量为133（立方毫米/安小时）。电解磨削与电解加工时一样，可以依据需要去除的金属量来计算所需的电流和时间。不过由于电解时阳极上还可能有气体被电解析出，多损耗电能，或者由于磨削时还有机械磨削作用在内，节省了电解蚀除金属用的电能，所以电流效率可能小于或大于1。由于工件材料实际上是由多种金属元素组成的，各金属成分以及杂质的电化学当量不一样，所以电解蚀除速度就有差别（尤其在金属晶格边缘），它是造成表面粗糙度
13、不好的原因之一。2. 电流密度提高电流密度能加速阳极溶解。提高电流密度的途径为：提高工作电压。缩小电极间隙。减小电解液的电阻率。提高电解液温度等。3. 磨轮（阴极）与工件间的导电面积当电流密度一定时，通过的电量与导电面积成正比。阴极与工件的接触面积越大，通过的电量越多，单位时间内金属的去除率越大。因此，因尽可能增加两极之间的导电面积，以达到提高提高生产率的目的。当磨削外圆时，工件与砂轮之间的接触面积较小，为此，可采用“中极法”，如图1-4所示极为中极法电解磨削的原理图。由图可见，在普通砂轮之外再附加中间电极作为阴极，工件接正极，砂轮不导电，电解作用在中间电极和工件之间进行，砂轮只起刮除钝化膜的
14、作用，从而大大增加了导电面积，提高生产率。如果利用多孔的中间电极往工件表面喷射电解液，则生产率可更高。采用中极法的缺点是在外圆磨削时，加工不同直径的外圆需更换电极。4. 磨削压力磨削压力越大，工件台走刀速度越快，阳极金属被活化的程度越高，生产率也随之提高。但过高的压力容易使磨料磨损和脱落；减小了加工间隙，影响电解液的流入，引起火花放电或发生短路现象，将使生产率下降。通常的磨削压采用0.1-0.3Mpa。1.2.2 影响加工精度的因素1. 电解液电解液的成分直接影响到阳极表面钝化膜的性质。如果所生成的钝化膜结构疏松，对工件表面的保护能力差，加工精度就低。要获得高精度的零件，在加工过程中工件表面应
15、生成一层结构致密、均匀、保护性能良好的低价氧化物。钝化性电解液形成的阳极钝化膜不易受到破坏。硼酸盐、磷酸盐等弱电解质的含氧酸盐的水溶液都是较好的钝化性电解液。加工硬质合金时，要适当控制电解液的pH值，因为硬质合金的氧化物易溶于碱性溶液中。要得到较厚的阳极钝化膜。不应采用高pH值的电解液，一般pH=7-9为宜。2. 阴极导电面积和磨粒轨迹电极磨削平面时，常常采用碗状砂轮以增加阴极面积，但工件往复移动时，阴、阳极上各点的相对运动速度和轨迹的重复程度并不相等，砂轮边缘线速度高，进给方向两侧轨迹的重复程度较大，磨削量较多，磨出的工件往往成中凸的“鱼背”形状。工件在往复运动磨削过程中，由于两极之间的接触
16、面积逐渐减小或逐渐增加，引起电流密度相应的变化，造成表面电解不均匀，也会影响加工成形精度。此外，杂散腐蚀尖端放电常引起棱边塌角或侧表面局部变毛糙。3. 被加工材料的性质对成分复杂的材料，由于不同金属元素的电极电位不同，阳极溶解速度也不同，特别是电解磨削硬质合金和钢料的组合件时，问题更为严重。因此，要研究适合多种金属、同时均匀溶解的电解液配方，这是解决多金属材料电解磨削的主要途径。4. 机械因素电解磨削过程中，阳极表面的活化主要是机械磨削作用，因此机床的成形运动精度、夹具精度、磨轮精度对加工精度的影响是不可忽略的。其中电解磨轮占有重要地位，它不但直接影响到加工精度，而且影响到加工间歇的稳定。电解
17、磨削时的加工间隙是由电解磨轮保证的，为此，除了精确休整砂轮外，砂轮的磨料应该选择较硬的、耐磨损的材料。采用中极法磨削时，应保持阴极的形状正确。1.2.3 影响表面粗糙度的因素1. 电参数工作电压是影响表面粗糙度的主要因素。工作电压低，工件表面溶解速度慢，钝化膜不易被穿透，因而溶解作用只在表面凸处进行，有利于提高精度。精加工时应选用较低的工作电压，但不能低于合金中最高分解电压。例如，加工WC-Co系列硬质合金时工作电压低于3伏（因TiC的分解电压为3V）。工作电压过低，会使电解作用减弱，生产率降低，表面质量变坏；工作电压过高时，表面不易整平，甚至引起火花放电或电弧放电，使表面粗糙度恶化。电解磨削
18、较合适的工作电压一般为5-12V。此外还应与砂轮磨削深度相配合。电流密度过高，电解作用过强，表面粗糙度不好。电流密度过低，机械作用过强，也会使表面粗糙度变坏。因此，电解磨削时电流密度的选择应使电解作用和机械作用配合恰当。2. 电解液电解液的成分和质量分数是影响阳极钝化膜质量和厚度的主要因素。因此为了改善表面粗糙度，常常选用钝化型或半钝化型电解液。为了使电解作用正常进行，间隙中应充满电解液，因此电解液的流量必须充足，而且应予过滤以保持电解液的清洁度。3. 工件材料性质对成分复杂的材料，由于不同金属元素的电极电位不同，阳极溶解速度也不同，特别是电解磨削硬质合金和钢料的组合件时，问题更为严重。因此，
19、要研究适合多种金属、同时均匀溶解的电解液配方，这是解决多金属材料电解磨削的主要途径。4. 机械因素磨料粒度越细，越能均匀的出去凸起部分的钝化膜，另一方面使加工间隙，这两种作用都加快了整平速度，有利于改善表面粗糙度。但如果磨料过细，加工间隙过小，容易引起火花而降低表面质量。一般磨粒在40#-100#内选取。由于去除的是比较软的钝化膜，因此磨料的硬度对表面的粗糙度的影响不大。磨削压力太小，难以去除钝化膜；磨削压力过大，机械切削作用强，磨料磨损加快，使表面粗糙度恶化。实践证明，电解磨削终了时，切断电源进行短时间（1-3min）的机械修磨，可改善表面粗糙度和光亮度。1.3 电解磨削用电解液及其设备1.
20、3.1 电解液电解磨削用电解液的选择，应该考虑一下五个方面的要求：1）能够使金属表面生成结构紧密、粘附力强的钝化膜，以获得良好的尺寸精度和表面粗糙度。2）导电性好，以获得搞生产率。3）不腐蚀机床及工夹具。4）对人体和环境无危害，确保人身健康。5）经济效果好，价格便宜，来源丰富，在加工中不易消耗。要同时满足上述五方面的要求是困难的。在实际生产中，应针对不同产品的技术要求，不同的材料，选用最佳的电解液。实验证明，亚硝酸盐最适合于硬质合金的电解磨削。实际生产中，常常还有硬质合金和钢料的组合件，需要同时进行加工，就要求适合“双金属”的电解液。表1-1为加工硬质合金和钢料组合材料的“双金属”电解液。表1
21、-1 双金属电解液电解液质量分数电流效率电流密度表面粗糙度5.0%1.5%0.3%0.3%92.9%7010 A/Ra0.1um表1-2为磨削低碳钢和中碳钢的电解液，用于其它钢料磨削的电解液尚待实验。表1-2 磨削低碳钢和中碳钢的电解液电解液质量分数电流效率电流密度表面粗糙度2.0%7%2.0%89%7810 A/Ra0.4um上述电解液中，亚硝酸钠的主要作用是导电、氧化和防锈。硝酸盐的作用主要是为了提高电解液的导电性，其次是硝酸根离子有可能还原为亚硝酸根离子，以补充电极反应过程中亚硝酸根的消耗。磷酸氢二钠是弱酸强碱盐，使溶液成弱碱性，有利于氧化钴、氧化钨和氧化铁的溶解；磷酸氢根离子还能与钴离
22、子络合，生成钴的磷酸盐沉淀，有利于保护电解液的清洁。重铬酸盐和亚硝酸盐一样，都是强钝化剂，而且可以防止金属正离子或金属氧化物在阴极上沉积。硼砂是作为添加剂，使工件表面生成较厚的结构紧密的钝化膜，在一定程度上对工件棱边和尖角起了保护作用。酒石酸钠钾是钴离子的良好络合剂，有利于电解液的清洁，促进钴的溶解。 1.3.2 电解磨削用设备电解磨削的设备主要包括直流电源、电解液系统和电解磨床。电解磨削用的直流电源要求有可调的电压（5-20V）和较硬的外特性，最大工作电流视加工面积和所需生产率可自10-1000A不等。只要功率许可，一般可以和电解加工的直流电源设备通用。供应电解液的循环泵一般用小型离心泵，但
23、最好是耐酸、耐腐蚀的。还应该有过滤和沉积电解液杂质的装置。在电解过程中有时会产生对人体有害的气体，如一氧化碳等，因此在机床上最好设有强制抽气装置或中和装置，否则至少要在空气较流通的地方操作。电解液的喷射一般都用管子和便喷嘴，喷嘴接到砂轮的上方，向工作区域喷射电解液。电解磨床与一般磨床相仿，在没有专用磨床时，可以用其它磨床改装，改装工作主要有：增加电刷导电装置。将砂轮主轴和床身绝缘，不让电流有可能在轴承的摩擦面间流动。将工具、夹具和机床绝缘。增加机床对电解溶液的防溅防锈装置。为了减轻和避免机床的腐蚀，机床与电解液接触的部分应选择耐腐蚀性较好的材料。机床主轴应保证砂轮工作面的振摆量不大于0.01-
24、0.02mm，否则不仅磨削时接触不均匀，而且不能保证合理的电极间歇。电解磨削一般需要专用制造的导电砂轮，常用的有铜基和石墨两种。铜基导电砂轮的导电性能好，加工间隙可采用反电解法得到，即把电解砂轮接阳极，进行电解，此时铜基逐渐被溶解，达到所需的溶解量（即加工间隙值）后，停止反电解，磨粒暴露在铜基之外的尺寸即为所需的加工间隙，所以铜基砂轮的加工生产率高。石墨砂轮不能反电解加工，但磨削时石墨与工件之间会产生火花放电，同时具有电解磨削和电火花磨削双重作用。在断电后的精磨过程中，石墨具有润滑、抛光的作用，可获得较好的表面粗糙度。导电砂轮的磨料有烧结刚玉、白刚玉、高强度陶瓷、碳化硅、碳化硼、人造宝石、金刚
25、石等多种。最常用的是金刚石导电砂轮，因为金刚石磨粒具有很高的耐磨性，能比较稳定的保持两极间的距离，是加工间隙稳定，而且可以在断电后对象硬质合金一类的高硬度材料进行精磨，可提高精度和改善表面粗糙度。金刚石砂轮有铜、镍、钴、铸铁粉末烧结的多种，也可用反电解法修磨砂轮。1.4 电解磨削的应用电解磨削主要集中了电解加工和机械磨削的优点，因此在生产中已用来磨削一些高硬度的零件，如各种硬质合金刀具、量具、挤压拉丝模具、轧辊等。对于普通磨削很难加工的小孔、深孔、薄壁筒、细长杆等零件，电解磨削也能显出优越性。对于复杂型面的零件，也可采用电解研磨和电解衍磨，因此电解磨削的应用范围正在日益扩大。1.4.1 硬质合
26、金刀具的电解磨削用氧化铝导电砂轮电解磨削硬质合金车刀和铣刀，表面粗糙度可达Ra0.2-0.1um，刃口半径小于0.02mm，平直度也较普通砂轮磨出的好。采用金刚石导电砂轮磨削加工精密丝杠的硬质合金成型刀具，表面粗糙度可小于Ra0.016um，刃口非常锋利，完全达到精车精密丝杠的要求。所用电解液为亚硝酸钠9.6%、硝酸钠0.3%、磷酸氢二钠0.3%的水溶液（指质量分数），加入少量的丙三醇（甘油），可以改善表面粗糙度。电压为6-8V，加工时的压力为0.1MPa。实践证明，采用电解磨削工艺不仅比单纯用金刚石砂轮磨削时效率提高2-3倍，而且大大节省了金刚石砂轮，一个金刚石导电砂轮可用5-6年。用电解磨
27、削轧制钻头，生产率和质量都比普通砂轮磨削时为高，而砂轮消耗和成本大为降低。1.4.2 硬质合金轧辊的电解磨削硬质合金轧辊如图1-6所示。采用金刚石导电砂轮进行电解成形磨削，轧辊的形槽精度为0.02mm，形槽位置精度为0.01mm，表面粗糙度为Ra0.2um，工件表面不会产生微裂纹，无残余应力，加工效率高，并大大提高了金刚石砂轮的使用寿命，其磨削比为138（磨削量立方厘米/磨削损耗量立方厘米）。所采用的导电砂轮为金属（铜粉）结合剂的人造金刚石砂轮，磨料粒度为60-1000目，外圆砂轮直径为300mm，磨削形槽的成形砂轮直径为260mm。电解液成分为亚硝酸钠9.6%、硝酸钠0.3%、磷酸氢二钠0.
28、3%酒石酸钾钠0.1%、其余为水（指质量分数）。粗磨的加工参数为：电压12V，电流密度15-25A/平方厘米，砂轮转速2900r/min，工作转速0.025 r/min，一次进刀深度2.5mm。精加工的加工参数为电压10V，工件转速16r/min,工作台移动速度0.6mm/min。1.4.3 电解珩磨对于小孔、深孔、薄壁筒等零件，可选用电解珩磨。图1-7为电解珩磨加工深孔示意图。普通的珩磨机床及珩磨头稍加改装，很容易实现电解珩磨。电解珩磨的电参数可以很大范围内变化，电压为3-30V，电流密度为0.2-1A/。电解珩磨的生产率比普通珩磨的高，表面粗糙度也得到改善。齿轮的电解珩磨已在生产中得到应用
29、，它的生产率比机械珩齿高，珩轮的磨损量也小。电解珩轮是由金属齿片和珩轮齿片相间而形成的，如图1-8所示，金属齿形略小于珩磨轮齿片的齿形，从而保持一定的加工加工间隙1.4.4 电解研磨将电解加工与机械研磨结合在一起，就构成了一种新的加工方法电解研磨，见图1-9.电解研磨加工采用钝化型电解液，利用机械研磨能去除表面微观不平度各高点的钝化膜，使其露出基体金属并再次形成新的 钝化膜，实现表面的镜面加工。电解研磨按磨料是否粘固在弹性合成无纺布上可分为固定磨料加工和流动磨料加工两种。固定磨料加工是将磨粒粘在无纺布上之后包覆在工具阴极上，无纺布的厚度即为电解间隙。当工具阴极与工件表面虫棉电解液并有相对运动时
30、，工件表面将依次被电解，形成钝化膜，同时受到磨粒的研磨作用，实现复合加工。流动磨料电解研磨加工时工具阴极只包覆弹性合成无纺布，极细的磨料则悬浮在电解液中，因此磨料研磨时的研磨轨迹就 更加杂乱而无规律，这正是获得镜面的主要原因。电解研磨可以对碳钢、合金钢、不锈钢进行加工。一般选用20%(指质量分数)作电解液，电解间隙为1-2mm左右，电流密度一般在1-2A。这中加工方法目前已应用于金属冷轧轧辊、大型船用柴油机轴类零件、大型不锈钢化工容器内壁以及不锈钢太阳能电池基板的镜面加工。1.5 电解磨削存在的问题及前景近年来,随着科学技术的飞速发展,一些尖端科学部门和新兴工作领域的许多装备常常在高温、高压、
31、高速以及恶劣环境中工作,因而高硬、难熔及具有特殊物理性能的材料得到广泛应用。材料愈来愈难以加工。这就促进了电解磨削的发展,其应用范围日益扩大。金属镜面电解研磨已在生产中得到应用。表面粗糙度可达到Ra00250008m。齿轮的电解珩磨已在生产中得到应用。生产率高于机械珩磨,珩轮磨损量也小。对于普通磨削很难以加工的细长杆、薄壁套、成型面、深孔、小孔类零件电解磨削也能显示出优越性。例如,用金刚石导电砂轮对硬质合金轧辊进行电解成型磨削,型槽精度可达02m,型槽位置精度为001mm,表面粗糙度为Ra02m。二、UG建模操作步骤：新创建一个UG文件，进入建模功能。创建曲线，利用曲线的偏置功能，来偏置样条曲
32、线。再利用直线功能，创建两条直线连接样条曲线和偏置曲线。利用拉伸功能，沿zc轴方向，拉伸整个封闭曲线，再利用边倒圆功能，选取倒圆边，按照提示的倒圆半径对不同的边缘进行倒圆操作。移动坐标系到前端面上直边的左端面处，并保持xc轴方向的旋转坐标系90度，然后利用椭圆功能，创建椭圆。利用对象变换操作的平移方式，设置坐标增量，来移动椭圆曲线。再通过椭圆的两个相对四分点创建一条直线。利用剪裁曲线功能，来剪裁曲线。利用拉伸功能，拉伸上步的封闭曲线。利用曲线圆角功能，以两对象圆角和半径方式对轮廓曲线进行圆角操作。再利用对象变换功能，设置坐标增量来移动轮廓曲线。利用拉伸功能，选取轮廓曲线，沿系统缺省拉伸方向拉伸
33、它，最后进行“并”操作。利用边倒圆角功能，选取倒圆边，按照提示的倒圆半径对不同的边缘进行倒圆操作，即可完成整个实体建模,结果见图2-1和2-2。三、快速原型制造技术实验3.1 实验目的：1）对快速成型机进行感性认识，并掌握快速成型机的工作原理；2）掌握快速原型制造方法，（选择性激光烧结SLS）；3）通过实验使学生体会快速原型制造的特点。（缩短产品上市时间提高生产率、改善产品质量、优化设计）；4） 使用工程软件进行实体建模、数据转换（转换成STL格式）。3.2 实验内容：1）使用工程软件进行实体建模、数据转换（转换成STL格式）；2）产品激光烧结；3）产品后置处理。3.3 实验重点：1）掌握快速
34、成型的原理；2）掌握激光烧结主要参数的范围。3.4 试验原理流程图：3.5 实验步骤：1.快速成型原理快速成型（Rapid Prototyping）是将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数字控制（CNC）、激光、机密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体。依据工件的三维模型，进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓。按照这些轮廓，烧结一层层粉末材料，形成各个截面轮廓并逐步叠加成三维工件。2.快速成型技术的应用1) 塑料功能产品；2) 新产品开发样品；3) 模具制造（铸造模具、消失模具）；4) 医疗产品开发。3.三维模型设计及数据转换1) 三维模型数据来源快速成型的数据模型来源主
35、要有两个方面：各种三维设计软件及数据转换接口；各种医疗CT数据。2) 三维模型设计三维模型可以通过各种大型工程软件进行设计，现在应用较为广泛有Pro/Engineer、Unigraphics、CATIA等。下面主要以Unigraphics为例进行三维模型设计，根据快速成型的特点，模型一般应为薄壁中空为好，变形小，乘兴精度高。设计模型如图3-3所示。3) 数据转换快速原型的数据模型格式为STL文件，所以在进行激光烧结必须进行数据转换，转换主要数据如图3-4所示。4.快速成型机的基本组成快速成型机主要有计算机控制系统、主机、激光器冷却器三部分组成具体结构如图3-2所示。5.成型方向的选择 在选择工
36、件成型方向时，主要考虑成型方向对工件品质的影响、和成型方向对制作时间的影响等方面的因素。由于快速成型在X-Y方向的成型精度比Z方向的成型精度高，所以，应将精度要求高的轮廓尽可能的放置在X-Y平面内。工件的烧结层厚很小，一般为0.1MM，所以选择成型方向时应使烧结时间最短。6.快速成型烧结调试 快速成型机的控制系统为HPRS2003，整个成型过程都是由其控制。工件在烧结之前必须进行加热和成形铺粉工作，控制调试工作操作界面如图4所示。成型烧结必须有一定的温度，所以必须进行加热，加热操作界面如图3-4所示。7.烧结制造参数设置进行烧结必须设置合理的制造参数，其中最主要的是激光功率和单层厚度。激光功率
37、一般在20%左右，与选择的单层厚度有关。单层厚度的变化范围0.075-0.3mm之间经常选用0.1mm。使用多层烧结。制造参数设置界面如图3-5所示。8.产品后置处理粉末烧结的快速成型产品后置处理有两种方法，浸蜡和挂树脂两种方法。浸蜡后置处理工艺相对简单，注意防止变形。下面主要介绍挂树脂的工艺过程及方法。按照这些轮廓，烧结一层层粉末材料，形成各个截面轮廓并逐步叠加成三维工件。首先将三维产品的多余粉末清除干净，称量产品的重量，在最短的时间内配置树脂其中树脂为产品重量的100%，稀释剂20%，固化剂30%，均匀的涂在三维产品表面上，注意从一个方向涂树脂，其它表面让树脂渗透按照这些轮廓，烧结一层层粉
38、末材料，形成各个截面轮廓并逐步叠加成三维工件。然后用纸吸多余的树脂并晾干。时间约4-6个小时，然后放进烘箱以40的温度烘干48小时。9.快速成型结果激光粉末烧结快速成型结束，所得实体如下图3-6所示。总结为期两周的先进制造综合设计训练即将结束了，两周是时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的。在两周的时间里，我们通过即时的查阅课本和互联网等资料，对先进制造技术有了较为深刻的了解。从开始时的不知所云，到理论上的理解掌握，头脑中对先进制造技术的印象也随之加深，特别是对于我自己所负责的先进制造技术中的电解磨削技术，现在在我脑海中的印象尤为清晰。在分析了电解磨削加工的原理、设备和特点，了解它的技术基础、
39、关键技术和支撑技术之后，总结了影响电解磨削生产率和加工质量的各方面因素；同时，通过了解电解磨削技术在国内外的发展状况和主要领域内的应用，提出该项技术在应用中所存在的问题，并且前瞻了它的应用前景和发展方向；经此，完成本次先进制造综合实训，达到了解和掌握电解磨削的训练目的。综合设计实训使我们认识到死读书是不行的，特别是在社会变化节奏很快的今天，即时学习和掌握新生事物和技术的能力就显得非常的重要。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次训练的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。最后，衷心的感谢X老师和X老师的悉心帮助，使我顺利的完成此次实训。谢
40、谢！参考文献1刘晋春,白基成,等.特种加工M.北京：机械工业出版社，2009.2干为民.数控展成电解磨削整体叶轮叶的基础研究D.南京:南京航空航天大学, 2003.3刘晋春,赵家齐.特种加工M.北京:机械工业出版社,1997.4木本康雄,垣野义昭,中川真二.高精度电解复合镜面加工研究J.精密工学会志, 1988.5前田英彦.电解复合研磨法.钢的镜面化J.机械工具, 1993.6 王建业,徐家文.电解加工原理及应用M.北京:国防工业出版社,2001.7虞莲莲,曾正明.实用钢铁材料手册M.北京:机械工业出版社, 2002.8徐家文,唐亚新.数控展成电解加工的成形规律研究J.机械工程学报, 1994.9 干为民,徐家文.五轴联动数控展成电解磨削整体叶轮的控制方法.东南大学学报, 2002.10 金庆同.特种加工M.北京.航空工业出版社,1998.11 MaehataH, KamadaH, YamamotoM. Electrolytic-abrasivemir-ror finishingJ.Precision Enneering,1987.