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磨削加工中顺逆磨研究现状与发展发布时间：2021-12-04T11:24:09.085Z 来源：《中国科技信息》2021年11月上31期作者：徐海涛[导读] 工程陶瓷材料因优异的力学性能，广泛应用于轴承制造、冶金化工、切削刀具、生物工程等行业，甚至在固体火箭发动机内衬、航天器喷嘴、导弹整流罩、陶瓷装甲等高精尖领域关键零部件也有应用。
但陶瓷材料特殊的成型工艺和晶体结构决定其具有高硬度和高脆性，加工过程易出现裂纹、烧伤、亚表面损伤等缺陷，这给工程陶瓷广泛用于工业各领域带来巨大挑战。
目前业界较认可和广泛应用的工程陶瓷加工方法仍是磨削加工，但其低效率、高成本的缺点促使研究者们不断探索新的加工技术。
齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司徐海涛黑龙江齐齐哈尔 161000摘要：工程陶瓷材料因优异的力学性能，广泛应用于轴承制造、冶金化工、切削刀具、生物工程等行业，甚至在固体火箭发动机内衬、航天器喷嘴、导弹整流罩、陶瓷装甲等高精尖领域关键零部件也有应用。
但陶瓷材料特殊的成型工艺和晶体结构决定其具有高硬度和高脆性，加工过程易出现裂纹、烧伤、亚表面损伤等缺陷，这给工程陶瓷广泛用于工业各领域带来巨大挑战。
目前业界较认可和广泛应用的工程陶瓷加工方法仍是磨削加工，但其低效率、高成本的缺点促使研究者们不断探索新的加工技术。
关键词：顺、逆磨；磨削力；磨削温度；表面特性引言一般情况下砂轮线速度高于45m/s的磨削称为高速磨削，而高于150m/s的超高速磨削可以称作是磨削技术的史上一次跳跃性的发展。
超高速磨削是一项新兴技术产业发展的产物，它作为综合性的加工技术促进了现代精密加工技术发展要求；超高速磨削加工领域涉及到很多相关方面的的技术,如：现代机械、纳米加工、计算机、液压、控制、光学、计量及先进材料。
超高速磨削是在德国首先发展起来，然后在欧美和日本等国家和地区得到扩展。
高速磨削加工的发展趋势正朝着采用超硬磨料磨具，高速高效、精密超精密磨削工艺以及绿色生态磨削方向发展。
电解磨削的原理及加工电解磨削顾名思义就是电解作用机床和机械磨削相结合的一种复合工艺方法。
目录∙1基本原理∙2产生∙3加工特点∙4应用∙5电解磨床∙6影响加工质量因素∙7工艺试验基本原理/电解磨削电解磨削图册电解磨削顾名思义就是电解作用机床和机械磨削相结合的一种复合工艺方法。
磨削时，工件接直流电源正极，电解磨轮接直流电源的负极，车床在二者之间供给电解液。
当直流电源接通时，工件表面将产生电化学反应，表层金属原子变成离子并形成阳极膜。
这层膜钝化作用强，又称为钝化膜。
它覆盖在工件表面，阻止电化学反应的继续进行。
当工件进一步向电解磨轮靠近并接触时，电解磨轮表面凸出的磨料高速运动，将钝化膜刮除，基体金属外露，继续产生电化学反应。
如此反复进行，工件材料被一层层地去除，从而达到加工的目的。
工件与电解磨轮接触时，磨轮表面凸出的车床磨料使二者保持一定的间隙，机床不致发生短路，且间隙中的电解液因磨轮的高速旋转不断被更新，使得阳极溶解反应能持续进行。
产生/电解磨削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。
图为电解磨削的原理。
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0.02～0.05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。
新型高压脉冲电解技术的应用研究一、前言于中国饮用水卫生标准的需求以及治理行业的内在诉求，传统的水处理方法已经无法满足人们对于水质的需求，新技术也在不断的探索中，如一种新型高压脉冲电解技术，目前在各个领域中得到了广泛的应用。
本文主要就该技术的应用进行研究。
二、新型高压脉冲电解技术高压脉冲电解技术是一种机电一体化、化学电解和物理冲击相结合的多功能水处理方法。
该技术通过电化学反应、高压脉冲释放和物理化学反应等多种不同方式清除水中的有机物、无机物和微生物等各种污染物，同时改善水体的物化性能。
三、高压脉冲电解技术的原理高压脉冲电解技术是通过特定频率和宽度的高压脉冲电场的作用下，使水分子分解成H+、OH-等离子体，同时激发水分子中的自由基，从而产生一系列的电化学反应和物理化学反应，达到净化水质的目的。
在高压脉冲电场的作用下，锯齿电压及时间间隔等电学参数的改变，将产生尖峰电压波，从而实现裂解、电离和活化水体内部的污染物。
此外，在高压脉冲电场产生的电化学反应过程中，电解金属池产生的金属离子和水体中的离子反应生成一系列的自由基和其他活性物种，这些活性物种与水质中的有机物、无机物、微生物等污染物化学反应，从而将其转化成光化学活化物质，达到净化水质的目的。
四、应用研究高压脉冲电解技术主要应用于纯水、造纸、石化、医药等领域，尤其在加强饮用水供水源控制、饮用水净化及种种环保治理方面都扮演了重要角色。
1、饮用水净化饮用水的净化是高压脉冲电解技术的主要应用之一。
通过该技术，可以有效清除水中的有机物、无机物和微生物等污染物，同时提高水质的物化性能，保证饮用水的安全可靠。
2、污水处理高压脉冲电解技术在污水处理中的应用也日益普及。
通过该技术，可以有效去除污水中的有机物、无机物、重金属等污染物，同时将废水中的一些资源矿物化，提高水资源的利用效率。
3、化学反应高压脉冲电解技术可以通过恰当的调节脉冲电压、电流及电解剂的加入量等电化学参数来产生一些活性物质，这些活性物质在光、热等外界刺激下，能够引起一系列的反应，从而用于环保及化学合成等领域。
Ti-48Al-2Cr-2Nb脉冲电解加工参数优化及试验研究顾大维;刘嘉;汪浩;朱荻【摘要】钛铝金属间化合物Ti-48Al-2Cr-2Nb(TiAl 4822)是一种优良的轻质、耐高温材料,已在航空发动机叶片领域获得重要应用.电解加工是国内外加工TiAl 4822材料的主要方法,与机械加工相比具有显著的效率和成本优势.针对TiAl 4822脉冲电解加工开展了参数优化研究,以加工电压、工具进给速度、电解液温度、脉冲占空比和脉冲频率等参数设计了正交试验,以加工工件的表面粗糙度和单位时间内材料蚀除体积速率为评价指标,采用层次分析法进行了分析,通过单因素试验对分析结果进行了验证.%Ti-48Al-2Cr-2Nb (TiAl 4822) intermetallic is an excellent lightweight and high temperature resistant material which has been used in the field of aeronautics and astronautics. Electrochemical machining (ECM) is one of the main processing technologies for TiAl 4822 parts. Compared with traditional machining technologies,ECM has the outstanding advantages on machining efficiency and cost. This study focuses on parameter optimization of pulse electrochemical machining of TiAl 4822. The orthogonal experiments with the parameters of peak pulse voltage,duty ratio,frequency, electrode feed rate and electrolyte temperature were carried out. The experiments results were analyzed by the AHP (analytic hierarchy process) method with the evaluation indexes of material removal velocity and surface roughness. Single factor experiments were carried to verify the results of AHP.【期刊名称】《电加工与模具》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】6页(P20-25)【关键词】钛铝金属间化合物;电解加工;正交试验;层次分析法【作者】顾大维;刘嘉;汪浩;朱荻【作者单位】南京航空航天大学机电学院,江苏南京 210016 ;南京航空航天大学机电学院,江苏南京 210016 ;南京航空航天大学机电学院,江苏南京 210016 ;南京航空航天大学机电学院,江苏南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TG662钛铝金属间化合物具有密度低、强度比高、在高温下的力学性能优异等优点，被认为是替代高温合金的理想材料，已在航空发动机叶片等关键零部件中获得了重要应用[1]。
脉冲电解法制备纳米晶金属镍的摩擦性能薛文颖;李细龙;杨艳玲;申勇峰【期刊名称】《有色金属工程》【年(卷),期】2009(061)002【摘要】采用脉冲电解沉积工艺制备厚度约60μm的金属镍薄膜.当脉冲电流密度为7.5×10-2A/m2,通断时间比为1/25,pH=4.5,T=50℃时,所制备镍薄膜的平均晶粒尺寸约20nm,硬度为637HV.在电流密度一定时,晶粒尺寸随脉冲通断时间比减小而变小,硬度增大.与常规粗晶镍材料相比,纳米晶体结构镍薄膜的耐摩擦性能得到显著改善,在恒定压力下滑擦5次,纳米晶体结构镍薄膜的磨损深度从25nm增加到30nm,摩擦系数在0.13～0.20之间,而粗晶镍薄膜的磨损深度从35nm增加到46nm,摩擦系数在0.19～0.31之间.【总页数】5页(P13-17)【作者】薛文颖;李细龙;杨艳玲;申勇峰【作者单位】东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳,110004;东北大学,材料各向异性与织构教育部重点实验室,沈阳,110004;东北大学,材料各向异性与织构教育部重点实验室,沈阳,110004;东北大学,材料各向异性与织构教育部重点实验室,沈阳,110004【正文语种】中文【中图分类】TG146.15;TG113.25;TB383【相关文献】1.脉冲摩擦喷射电沉积制备纳米晶镍沉积层 [J], 马云;沈理达;田宗军;刘志东;朱军2.脉冲摩擦喷射电沉积纳米晶镍的电化学腐蚀行为 [J], 易笃钢;沈理达;朱军;田宗军;刘志东3.纳米镍晶的制备及其在基础油中的摩擦学性能 [J], 钱建华;阴翔宇;许家胜4.脉冲电沉积制备的纳米晶钴-镍合金薄膜的摩擦学性能 [J], 苏峰华;刘灿森5.脉冲电解法制备金属镍的工艺研究 [J], 唐小冬;田晓雪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
脉冲电流法电解精炼铜的可行性研究鲁道荣;何建波;李学良;胡惠媛【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2001(024)006【摘要】文章介绍实验模拟铜电解精炼的工业生产条件,在小型电解槽中研究脉冲电流法电解精炼铜的可行性,并用xRD、SEM及等离子体质谱仪研究杂质对阴极铜沉积的结构和组成的影响.研究表明,当电解温度为60℃时,脉冲电解较适宜的工艺条件为:峰电流密度3 960 A/m2,脉冲宽度0.5 ms,脉冲频率333 Hz,占空比1:5.添加剂用量:Cl-3.0 mg/dm3,(NH2)2 CS 0.75～1.0 mg/dm3,glue1.0～1.5mg/dm3.电解液中有害杂质容许量:As5+≤2.0 g/dm3,Sb3+≤0.20g/dm3,Bi3+≤0.10 g/dm3.测试结果表明,当电解液中不含杂质时,铜沉积的晶面择优取向为(200),结晶形态为层状;电解液中含杂质时,铜沉积的晶面择优取向为(220),结晶形态为层状+块状.【总页数】4页(P1053-1056)【作者】鲁道荣;何建波;李学良;胡惠媛【作者单位】合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】TQ151【相关文献】1.交直流叠加电解精炼铜的可行性研究 [J], 王绍灼;李德刚;于先进;张丽鹏2.周期反向电流法高电流密度电解精炼铜的研究 [J], 鲁道荣;李学良;何建波;韦联辉3.脉冲电流法电解合成聚苯胺 [J], 焦树强;彭霞辉;周海晖;陈金华;旷亚非4.周期反向电流法电解精炼铜的研究 [J], 鲁道荣;庆卫星5.双脉冲电流法高电流密度电解精炼铜可行性分析 [J], 鲁道荣;林建新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
脉冲电解和直流电解磨削加工的对比实验和研究龚庆寿,吴安如(湖南工程学院机械工程系,湖南湘潭 411101)摘要:通过脉冲电解和直流电解磨削加工的工艺对比实验,其分析结果表明,脉冲电解磨削加工的工件尺寸精度高、表面质量好。
同时还得到了电解参数对工件尺寸精度和表面粗糙度值的影响规律。
选择脉冲电解磨削的电参数非常重要,其中电流密度有一个相对最佳的选择值。
关键词:电脉冲;直流电;电解磨削;实验研究中图分类号:TG580 699 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2002)03-0080-02Contrast Experiment and Research Between Ripple and Direct Current Electroanalysis GrindingGONG Qing-shou,WU An-ru(Hunan Institute of Engineer ing ,Hunan Xiangtan,411101,China)Abstract:By contrast ex periments and research between ripple and dir ect current electr oanalysi s grinding machining,t he paper concludes that the former machining method makes part with high precision size and good sur face quality.Meanw hile,it finds out electroanalysis par ameters influencing wo rkpiece size precision and surface roughness.It concludes that,choosing these par ameters is very important of w hich current consistency has a relatively appropr iate value.Key words:Electric Impulse;Dir ect Current ;Electroanalysis Grinding;Ex periment R esearch 电化学光整磨削加工的实质是电化学溶解作用和机械光整磨削相结合的一种复合加工工艺,因此也称为电解磨削加工。
虽然目前该工艺已经比较成熟,但真正用于机械零件的光整磨削加工还很少,其主要原因是:(1)生产效率低,且加工前对工件表面原始质量有苛刻要求,即表面粗糙度R a 值必须在0 8~3 2 m 范围内;(2)工件材料受到一定局限,对于难磨材料如硬质合金、硬脆的非金属等很难达到理想的质量。
目前日本的高速、高精密的镜面电化学光整磨削技术已在该国获得了广泛应用,其领域包括机械、仪器、仪表、汽车、电子等。
主要的技术改进在2个方面:(1)由传统的直流电化学光整磨削加工改为脉冲电化学光整磨削加工;(2)采用在线电解修整(EL ID )的精密镜面磨削技术。
下面仅介绍直流与脉冲电化学光整磨削加工技术的研究对比与应用。
1直流电化学光整磨削加工的基本原理图1 电化学光整磨削加工的基本原理电化学光整磨削加工的基本原理如图1所示。
使用直流电源。
工件接电源的正极,工具接电源的负极。
工件 电解液 工具电极 电源构成电流通路,形成基本的电化学作用体系。
在光整加工时,工件与工具电极之间保持1 0~1 5mm 范围内的间隙,其间不停地通以电解液,并使工件和工具电极以及磨具之间产生相对运动。
在接通直流电源的条件下,工件发生电化学阳极溶解,被氧化成一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜,即所谓阳极薄膜。
阳极薄膜具有一定的硬度,并能阻止或减缓电化学作用,因此又称为钝化膜。
由于工件表面微观几何形状的高低不平,高点处的金属钝化膜先因磨具的机械作用而破碎、刮除。
低点处的金属由于电化学除去作用较弱,且不易被机械刮去钝化膜。
这样高点处被磨去钝化膜后露出的新元件表面继续发生电化学阳极溶解和机械刮膜的交替作用,直至整个工件表面被完全磨光。
2 脉冲与直流电解磨削加工的表面精度对比2 1 实验条件和方法将图1中的电源交替改用直流电源和脉冲电源,在其他条件相同的前提下比较实验结果。
试件材料使用奥氏体不锈钢,尺寸为 85。
原始表面粗糙度值为R a 3 2 m 。
采用浓度为30%的N aN O 3电解液。
电流密度为1 5A/cm 2。
分别做直流电化学光整磨削加工和脉冲电化学光整磨削加工实验,脉冲电参数取脉冲宽度0 5ms 、脉冲间隔0 5ms,每加工10min 做一次表面粗糙度R a 值的检测。
2 2 实验数据整理将测得的数据经整理作图(如图2所示)。
对直流电解光整磨削加工与脉冲电解光整磨削加工的表面质量(R a 值)进行考察和比较。
收稿日期:2001-11-14作者简介:龚庆寿(1949-),男,湖南常德人,湖南工程学院副教授,主要从事机械制造与金属材料热处理方面的科研和教学工作。
802002年5月 机械设计与制造工程 第31卷 第3期图2 使用脉冲与直流电对磨削质量的影响2 3 实验结果及分析实验结果表明,在磨削相同时间的条件下检测试样,脉冲电化学磨削加工的表面质量比直流电化学磨削加工的要高得多。
特别是在磨削初期,如磨削10min 后测量时,直流电化学磨削加工的表面粗糙度R a 值为1 58 m,而脉冲电化学磨削加工的工件表面仅为0 6 m,且最终表面粗糙度R a 值可达0 1 m 以下。
根据电解磨削原理可知,加工中工件上的材料主要由电解作用去除,磨具的机械作用只刮除工件表面的钝化膜。
若降低电解作用,工件表面实现微量电解去除,则磨具对工件表面的机械平整效果好,加工精度提高。
而电解作用的降低,只有通过减小电流密度来实现,但电流密度的降低不能使极间电压低于该工件金属的阳极溶解电压,因此普通直流电解磨削的加工精度是极其有限的。
脉冲电解磨削则可以在高于该金属阳极溶解电压的前提下,通过减小脉冲占空比(脉宽与脉间的比值)来降低电解作用,减小除去量以提高表面的磨削精度。
但是实验也表明,电流密度亦不能过低,否则电解作用太弱,机械作用过强,则电解磨削近似于普通机械磨削,表面出现划痕,粗糙度R a 值反而升高,甚至使磨削力和磨削热增加,工件表面出现烧伤和裂纹。
图3中的实验数据较好地说明了电流密度即电解作用对工件表面粗糙度R a 的影响,试验结果表明较理想的电流密度应选择在1 4A/cm 2左右,在此基础上无论是增加或减小电流密度均使电解磨削质量下降。
图3 电解作用程度对磨削质量的影响图3中脉冲电解磨削加工之所以比直流电解磨削加工的精度高、表面质量好,主要原因有如下2个方面。
a 纯电解加工时,从工件表面去除的金属量符合法拉第定律:W =M It /Fn 。
其中:W 为工件表面的除去量;M 为去除物的原子量;I 为电流,A ;t 为通电时间,s ;F 为法拉第常数;n 为去除物的化合价。
在电流密度相同的条件下,脉冲电解磨削比直流电解磨削加工的通电时间t 短,从而降低了电解作用,使工件表面实现微量去除,加工精度提高。
b 脉冲间隔期在工具电极和试样之间的加工区析热、析气效果好,电解产物的排除充分,致使电解液在加工区流动顺利,温度场均匀一致,有利于工件表面加工质量的提高。
3 结 论a 脉冲电化学光整磨削加工和直流电化学光整磨削加工相比较,前者加工工件尺寸精度高、表面质量好。
通过选择合适的工艺参数可使表面粗糙度R a 值达到0 1 m 以下。
b 选择合适的电参数非常重要。
电流密度有一个最佳试验值,在此基础上增大电流密度,工件表面不能实现微量去除,磨具的机械平整效果差,影响表面质量;若过量地减小电流密度,则电解效果甚微,这样也无光整加工的效果。
(上接第79页)2 3 常用构件的润滑a 滚动轴承。
使用机械油的滚珠及圆柱滚子轴承,在中、低速及常温下,一般可选用L -A N22,L -A N32,L -AN 46粘度等级的润滑油;转速高、内径大的轴承可选用粘度低一些的润滑油,转速低、内径小的轴承可选用粘度高一些的润滑油。
圆锥滚子轴承、推力滚子轴承,由于同时要受到径向和轴向载荷,所以在同一温度条件下,相对于滚珠及圆柱滚子轴承要用较高粘度的润滑油;在常速、常温条件下,圆锥滚子轴承用油粘度最低限制为L-A N32粘度的机械油,推力滚子轴承用油粘度最低限制为L -A N46粘度的机械油。
b 滑动轴承。
油的粘度选择与轴颈直径、轴的放置速度及单位面积上的负荷大小有关,其粘度选择范围在L -AN 15~L-AN68。
转速高、轴颈直径大的轴承,用油粘度可低一点,转速低、轴颈直径小的轴承,用油粘度可高一点。
c 齿轮传动。
由于齿轮间的实际接触应力往往很高,齿面上每一点的啮合时间又较短,而且啮合时滑动与滚动同时发生,因此形成液体油膜的作用非常微弱,齿轮的润滑主要是依靠边界油膜实现。
齿轮负荷越大,选用油的粘度应越高;速度越高,选用油的粘度应越低;工作环境温度越高,选用油的粘度应越高。
一般情况下,选用L -A N46粘度的机械油就可满足润滑要求了。
设备的润滑管理是一项长期的工作,是衡量车间设备管理水平的标志之一,只有领导重视,操作人员认真对待,才能真正降低设备的检维修费用,达到降本增效的目的。
81工场技术 龚庆寿 吴安如 脉冲电解和直流电解磨削加工的对比实验和研究。
