纳米硬质合金的ELID磨削

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ELID精密镜面内孔磨削技术的应用

工艺与检测ELID 精密镜面内孔磨削技术的应用哈尔滨工业大学　关佳亮　袁哲俊　张飞虎摘要　采用金属基超硬磨料砂轮和在线电解修整(ELID)技术对碳化硅陶瓷、工具钢等材料进行精密镜面内孔磨削,得到了表面粗糙度R a 0.02～0.035 m 的加工表面。

关键词　在线电解修整(ELID )　镜面磨削　磨削效果在线电解修整(ELID)精密镜面磨削技术具有效率高、加工精度高、表面质量好、加工装置简单及适应加工材料广等特点。

目前,ELID 磨削技术在日本获得了广泛的应用,有几十家大公司将它用于实际生产。

加工材料包括各种黑色金属和非金属硬脆材料。

应用行业涉及电子、机械、光学、仪表、汽车等许多领域。

由于ELID 磨削技术的优点,加之具有广泛的应用前景,使得ELID 磨削技术受到各国的重视。

我国以哈尔滨工业大学袁哲俊教授为首的ELID 研究室,致力于ELID 磨削技术的机理研究和应用技术的开发,继成功地在平面磨床和外圆磨床上实现ELID 磨削之后,又成功地开发了用于M G 1420E 万能外圆磨床的内孔ELID 磨削实验系统,实现了ELID 精密镜面内孔磨削。

1　ELID 镜面磨削的基本原理图1是ELID 精密镜面磨削机理的示意图。

它针对金属结合剂金刚石和CBN 砂轮难于修整的特点,利用在线电解修整作用,连续修整砂轮来获得恒定的出刃高度和良好的容屑空间。

同时,随着电解过程的进行,在砂轮表面逐浙形成一层钝化膜,阻止电解过程继续进行,使砂轮损耗不致太快,当砂轮表面的磨粒磨损后,钝化膜被工件表面磨屑刮擦去除,电解过程得以继续进行,对砂轮表面进行修整。

上述过程循环进行,既避免了砂轮过快消耗,又自行保持砂轮表面的磨削能图1　ELID 精密磨削机理示意图力。

2　内孔磨削的ELID 装置2.1　MG1420E 万能外圆磨床上的内孔磨削电解装置如图2所示装置实现了在小直径内孔加工过程中的ELID 磨削。

(a)电解过程 (b)磨削过程图2　内孔磨削ELID 电解装置结构示意图电解装置在设计中应注意以下几点:电极用不锈钢制造;电极在径向和轴向双向可调,以保证其与砂轮间隙控制在0.1～1.5mm 范围内;电解磨削液喷嘴位置应使电解磨削液充满整个电极与砂轮之间的间隙,以保证砂轮充分电解; 电极应与机床充分绝缘。

ELID镜面磨削技术综述周曙光

5 ELID 磨削技术的研究和应用
EL ID 磨削技术在世界范围内备受重视 , 许多国家和地区都展开研究 , 并取得一些成果。
ELID 磨削技术在日本有“ELID 磨削研究会”及相应的学术期刊《ELID 研削研究会报》。日本有许多公司采用该技术进行生产或从事与该技术相关产品的生产开发与技术支持 , 如富士公司、Fuji 模具株式会社、新东工业株式会社等。此外 , 日本 K URODA 公司、不二越株式会社还推出了系列 ELID 专用磨床。日本当前研究的重点是 , 在完善 ELID 磨削技术的同时 , 努力将现有技术尽快转化为实际生产力。这方面工作主要由日本的一些大学、研究所和企业共同开展。富士公司采用 ELID 磨削技术加工镜头 , 镀膜后直接用在望远镜、幻灯产品上 , 真正实现了光学镜头加工的以磨代研、代抛的工艺革命。日本东京物理化学研究所将 ELID 磨削技术应用于超精密数控加工 , 成功加工出光学玻璃和碳化硅陶瓷等材料的高精度非球曲面。
尽管 EL ID 磨削技术在我国的发展落后于一些工业发达国家 , 但是 ELID 磨削技术在国内的研究和应用基础已经具备。特别是该技术显著的特点 , 尤其适合我国国情。随着该技术的进一步普及推广 , 相信有越来越多的专家和学者认识到这项技术的重要性和它潜在的经济价值 , 越来越多的企业重视并采用该技术 , 从而促进我国传统产业的改造和高新技术的发展。 ELID 磨削技术作为一种新型的镜面加工方法 , 具有广阔的应用前景和很大的实用价值。
缘板上 , 再用调节栓将绝缘板固定在砂轮防护罩上。电极上开有蓄水槽 , 电解磨削液采用中心送液法 , 依靠重力和离心力充满电极间隙。

纳米晶粒硬质合金平面磨削表面粗糙度研究

第１８卷第６期２０２０年１２月福建工程学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｊｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.１８Ｎｏ.６Ｄｅｃ.２０２０ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７２－４３４８.２０２０.０６.００１纳米晶粒硬质合金平面磨削表面粗糙度研究詹友基１ꎬ２ꎬ江宋然１ꎬ许永超１ꎬ左振１ꎬ周家骐１(１.福建工程学院机械与汽车工程学院ꎬ福建福州３５０１１８ꎻ２.福建工程学院先进制造生产力促进中心ꎬ福建福州３５０１１８)摘要:采用树脂结合剂金刚石砂轮对纳米晶粒硬质合金进行平面磨削试验ꎬ结合单因素和正交实验研究不同磨削要素即磨削深度ａｐ㊁工件进给速度ｖｗ㊁砂轮线速度ｖｓ对磨削纳米晶粒硬质合金表面粗糙度的影响ꎮ结果表明ꎬ磨削深度ａｐ和工件进给速度ｖｗ增加ꎬ表面粗糙度增加ꎻ砂轮线速度ｖｓ增加ꎬ表面粗糙度减小ꎮ磨削３要素对纳米晶粒硬质合金表面粗糙度影响程度的大小依次是工件进给速度㊁砂轮线速度㊁磨削深度ꎮ因此ꎬ为了获得好的表面质量可以采取小进给㊁小切深㊁高砂轮线速度的组合方式进行磨削ꎻ同时建立了磨削纳米晶粒硬质合金的表面粗糙度数学模型并验证了模型的可靠性ꎮ关键词:纳米晶粒硬质合金ꎻ磨削ꎻ表面粗糙度中图分类号:ＴＧ５８文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７２－４３４８(２０２０)０６－０５１１－０７Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｎａｎｏ￣ｇｒａｉｎｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｓｕｒｆａｃｅｇｒｉｎｄｉｎｇＺＨＡＮＹｏｕｊｉ１ꎬ２ꎬＪＩＡＮＧＳｏｎｇｒａｎ１ꎬＸＵＹｏｎｇｃｈａｏ１ꎬＺＵＯＺｈｅｎ１ꎬＺＨＯＵＪｉａｑｉ１(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＦｕｊｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５０１１８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙＰｒｏｍｏｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒꎬＦｕｊｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５０１１８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｇｒｉｎｄｉｎｇｔｅｓｔｏｆｎａｎｏ￣ｇｒａｉｎｅｄｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｉｔｈｒｅｓｉｎｂｏｎｄｄｉａｍｏｎｄｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｓꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｔｅｓｔａｎｄｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓꎬｎａｍｅｌｙｇｒｉｎｄｉｎｇｄｅｐｔｈａｐꎬｗｏｒｋｐｉｅｃｅｆｅｅｄｓｐｅｅｄｖｗꎬｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｌｉｎｅａｒｓｐｅｅｄｖｓꎬｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｎａｎｏ￣ｇｒａｉｎｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅ.Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｏｎｃｅｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｄｅｐｔｈａｐａｎｄｗｏｒｋｐｉｅｃｅｆｅｅｄｓｐｅｅｄｖｗｉｎｃｒｅａｓｅꎬｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｓꎻｏｎｃｅｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｌｉｎｅａｒｓｐｅｅｄｖｓｉｎｃｒｅａｓｅｓꎬｔｈｅｓｕｒ￣ｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｓ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｎａｎｏ￣ｇｒａｉｎｅｄｃｅｍｅｎ￣ｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｃａｎｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｆｒｏｍｌａｒｇｅｔｏｓｍａｌｌｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｆｅｅｄｓｐｅｅｄꎬｔｈｅｌｉｎｅａｒｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌꎬａｎｄｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｄｅｐｔｈ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎａｇｏｏｄｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙꎬａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｍａｌｌｆｅｅｄꎬｓｍａｌｌｄｅｐｔｈｏｆｃｕｔꎬａｎｄｈｉｇｈｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｌｉｎｅａｒｓｐｅｅｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｇｒｉｎｄｉｎｇꎻａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｆｏｒｇｒｉｎｄｉｎｇｎａｎｏ￣ｇｒａｉｎｅｄｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｉｔｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｎａｎｏ￣ｇｒａｉｎｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅꎻｇｒｉｎｄｉｎｇꎻｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ㊀㊀纳米晶粒硬质合金(ＷＣ晶粒度ɤ０.２μｍ)是具有高硬度㊁高耐磨性的新型材料ꎬ这种材料可以广泛应用于高硬材料(ＨＲＣ５８以上)的精加工及不锈钢㊁铝合金等材料的加工ꎮ现代加工技术的发展对硬质合金的切削性能和使用寿命提出了更高要求[１－２]ꎬ而表面粗糙度等加工质量是评价纳米晶粒硬质合金切削性能和使用寿命的重要指标[３]ꎮ收稿日期:２０２０－１０－１６基金项目:国家自然科学基金(５１７７５１１３)第一作者简介:詹友基(１９７２ )ꎬ男ꎬ福建闽清人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向:硬脆材料加工ꎬ可持续设计与制造ꎮ福建工程学院学报第１８卷㊀㊀通常硬质合金采用磨削的方式加工[４]ꎮ宋鹏涛等人[５]研究了磨削３要素不同陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削硬质合金ＹＴ１５的表面粗糙度变化规律ꎬ对影响硬质合金表面加工质量的原因进行了分析并提出改善方法ꎮ原一高等人[６]研究分析了磨削参数对树脂结合剂金刚石磨削ＨＩＰ技术烧结的超细晶粒硬质合金的表面粗糙度影响ꎮ郐吉才等人[７]采用ＥＬＩＤ磨削加工方法磨削普通硬质合金和纳米晶粒硬质合金ꎬ实验结果表明普通硬质合金的磨削力小于纳米晶粒硬质合金ꎬ表面质量也比纳米硬质合金差ꎮ目前对硬质合金的磨削加工研究主要集中在普通和超细晶粒硬质合金ꎬ对纳米晶粒硬质合金的磨削工艺还需进一步完善ꎮ本文以纳米晶粒硬质合金ＧＵ０９２为研究对象ꎬ通过单因素和正交实验ꎬ研究分析了磨削３要素即砂轮线速度ｖｓ㊁工件进给速度ｖｗ和磨削深度ａｐ对表面粗糙度的影响规律ꎬ并找出最优磨削方案ꎬ以期为纳米晶粒硬质合金的磨削加工提供理论依据和实际指导ꎮ１㊀磨削试验条件试验采用ＷＣ－ＣＯ类纳米晶粒硬质合金(ＧＵ０９２)ꎬ工件尺寸为６ｍｍˑ９ｍｍˑ９ｍｍꎬ力学性能如表１所示ꎮ表１㊀ＧＵ０９２的力学性能Ｔａｂ.１㊀ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＧＵ０９２ＩＳＯ牌号晶粒度ｄ/μｍω钴/％硬度ＨＲＡＨＶ３０密度ρ/(ｇｃｍ－３)抗弯强度ƒ/(Ｎｍｍ－１)应用范围Ｋ０５－Ｋ１００.２９９４２０５０１４.４４４１００适用于高硬材料(ＨＲＣ５８以上)精加工及不锈钢㊁铝合金等高光材料的加工㊀㊀试验采用精密平面磨床(ＯＲＢＩＴ２５)ꎮ选用树脂结合剂金刚石砂轮(ＺＺＳＭ－１０２２５１９０１０３０４００１)ꎬ直径ｄｓ为２００ｍｍꎬ金刚石磨料粒度为２３０/２７０ꎮ磨削加工方式为顺磨和逆磨ꎬ在加工过程中使用水基乳化液(嘉实多９９３０)作为切削液ꎮ磨削后工件用丙酮在超声波清洗机中清洗２０ｍｉｎꎮ清洗后的工件采用粗糙度测量仪(ＭａｒｓｕｒｆＸＲ２０)测量水平和垂直方向表面粗糙度ꎬ每个测量实验做５次并求取平均值ꎮ对表面粗糙度的评价指标选择常用的轮廓算数平均偏差Ｒａꎮ具体磨削参数见表２ꎮ表２㊀磨削试验参数Ｔａｂ.２㊀Ｇｒｉｎｄｉｎｇｔｅｓｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ磨削３要素试验参数砂轮线速度ｖｓ/(ｍｓ－１)１５㊁２０㊁２５㊁３０㊁３５工件进给速度ｖｗ/(ｍｍｓ－１)１６㊁２４㊁３２㊁４０㊁４８磨削深度ａｐ/μｍ５㊁１０㊁１５㊁２０㊁２５２㊀实验结果与分析２.１㊀磨削深度对表面粗糙度的影响从Ｍａｌｋｉｎ[８]对单颗磨粒最大未变形切屑厚度的研究中可以知道ꎬ单颗磨粒最大未变形切屑厚度与磨削３要素的关系式:ｈｍ＝２Ｌｖｗｖｓæèçöø÷ａｐｄｅæèçöø÷１/２(１)式(１)中ꎬＬ和ｄｅ分别表示相邻两切屑点之间距离和砂轮的当量直径ꎬ可表示为:ｄｅ＝ｄｗ１ʃｖｗｖｓæèçöø÷２(２)式(２)中ꎬ ＋和－分别表示为逆磨和顺磨ꎬｄｗ为砂轮实际半径ꎮ相邻切屑点之间的距离Ｌ表示为:Ｌ＝１Ｃｂ－(３)式(３)中ꎬＣ和ｂ－表示单磨粒密度和平均未变形切屑宽度ꎮ在ｖｓ＝２０ｍ/ｓ㊁ｖｗ＝３２ｍｍ/ｓ时ꎬ磨削深度对工件表面粗糙度的影响如图１所示ꎮ当磨削深度２１５第６期詹友基ꎬ等:纳米晶粒硬质合金平面磨削表面粗糙度研究从５μｍ增加到２５μｍ时ꎬ顺磨加工方式下平行方向和垂直方向的表面粗糙度增幅分别是１０.３５％和６.３５％ꎬ逆磨加工方式下平行方向和垂直方向的表面粗糙度增幅分别是６.６５％和８.０７％ꎮ由公式(１)和公式(２)可知ꎬ当磨削深度增加时ꎬ单颗磨粒最大未变形切屑厚度增加ꎬ材料断裂去除的比例增大ꎬ脆性断裂形成凹坑ꎬ工件表面粗糙度增大ꎮ图１㊀磨削深度对表面粗糙度的影响Ｆｉｇ.１㊀Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｄｅｐｔｈｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ２.２㊀工件进给速度对表面粗糙度的影响在ａｐ＝１５μｍꎬｖｓ＝３０ｍ/ｓ时ꎬ工件进给速度对表面粗糙度的影响如图２所示ꎮ当工件进给速度从１６ｍｍ/ｓ增加到４８ｍｍ/ｓ时ꎬ顺磨平行方向和垂直方向的表面粗糙度的增幅分别是３０.４７％和１９.７９％ꎬ逆磨平行方向和垂直方向的表面粗糙度的增幅分别是３０.６５％和１４.０２％ꎮ由公式(１)可知ꎬ工件进给速度增加时ꎬ单颗磨粒最大未变形切屑厚度增加ꎻ由公式(２)可知ꎬ工件进给速度增加时ꎬ当量直径减小ꎬ反映到公式(１)上是单颗磨粒最大未变形切屑厚度增加ꎮ材料脆性去除比例增大ꎬ工件表面的划痕变深㊁变宽ꎬ所以工件表面粗糙度增大ꎮ２.３㊀砂轮线速度对表面粗糙度影响在ａｐ＝１０μｍꎬｖｗ＝２４ｍｍ/ｓ时ꎬ砂轮线速度对表面粗糙度的影响如图３所示ꎮ当砂轮线速度由１５ｍ/ｓ增加至３５ｍ/ｓ时ꎬ顺磨平行方向和垂直方向表面粗糙度的增幅分别是２９.３６％和１５.７７％ꎬ逆磨平行方向和垂直方向的表面粗糙度的降幅分别是２４.４４％和１５.１４％ꎮ由公式(１)可图２㊀工作台进给速度对表面粗糙度的影响Ｆｉｇ.２㊀Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔａｂｌｅｆｅｅｄｓｐｅｅｄｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ知ꎬ砂轮线速度增加ꎬ单颗磨粒最大未变形切屑厚度减小ꎻ由公式(２)可知ꎬ砂轮线速度增加ꎬ当量直径增加ꎬ反映到公式(１)上是单颗磨粒最大未变形切屑厚度减小ꎮ材料塑性去除增加而脆性去除减少ꎬ摩擦耕犁作用减弱ꎬ工件表面沟槽较浅ꎬ两侧隆起较低ꎬ故工件表面粗糙度减小ꎮ图３㊀砂轮线速度对表面粗糙度的影响Ｆｉｇ.３㊀Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｌｉｎｅａｒｓｐｅｅｄｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ２.４㊀磨削用量对表面粗糙度的影响２.４.１㊀建立表面粗糙度数学模型通常表面粗糙度经验公式表达为[９－１１]:Ｒａ＝ε ｖｓｒ１ａｐｒ２ｖｗｒ３(４)㊀㊀对公式(４)两边取对数ꎬ得:ｌｇＲａ＝ｌｇε＋ｒ１ｌｇｖｓ＋ｒ２ｌｇａｐ＋ｒ３ｌｇｖｗ(５)㊀㊀令ｌｇＲａ＝ｙꎬｌｇε＝εꎬｌｇｖｓ＝ｘ１ꎬｌｇｖｗ＝ｘ２ꎬｌｇａｐ＝３１５福建工程学院学报第１８卷ｘ３ꎬ则公式(５)可转化成线性方程:ｙ＝ε＋ｒ１ｘ１＋ｒ２ｘ２＋ｒ３ｘ３ꎬ满足回归分析中自变量和因变量之间存在的关系ꎬ可进行非线性回归分析ꎬ回归分析的结果如表３所示ꎮ表３㊀回归分析表Ｔａｂ.３㊀Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｔａｂｌｅ加工方式测量方向参数估计值标准误差９５％置信区间下限上限顺磨平行方向垂直方向ε０.０８２０.０１６０.０４７０.１１７ｒ１０.０２００.０３２－０.０５００.０９０ｒ２０.２０６０.０３３０.１３５０.２７８ｒ３－０.１３３０.０４２－０.２２５－０.０４１ε０.３８２０.０５４０.２６３０.５００ｒ１０.００６０.０２３－０.０４５０.０５７ｒ２０.１８３０.０２４０.１３１０.２３５ｒ３－０.０９３０.０１６０.０４７０.１１７逆磨平行方向垂直方向ε０.１０２０.０１１０.０７９０.１２６ｒ１０.０２００.０１８－０.０１９０.０５８ｒ２０.１７１０.０１８０.１３２０.２１０ｒ３－０.１２４０.０２３－０.１７４－０.０７４ε０.３７４０.０４５０.２７５０.４７３ｒ１０.０２１０.０２０－０.０２３０.０６５ｒ２０.１５４０.０２００.１１００.１９９ｒ３－０.１１９０.０２６－０.１７６－０.０６１㊀㊀表３中ꎬ估计值为经验公式中回归常数项数值ꎻ标准误差为实际值与估计值之间相对偏离程度ꎬ主要用来衡量回归方程的代表性ꎬ标准误差越小ꎬ则估计值与实际值的近似误差越小ꎮ由表３可得顺磨加工和逆磨加工方式下平行方向和垂直方向的表面粗糙度公式为:顺磨平行方向粗糙度Ｒａ＝０.０８２ａｐ０.０２０ｖｗ０.２０６ｖｓ－０.１３３(６)㊀㊀顺磨垂直方向粗糙度Ｒａ＝０.３８２ａｐ０.００６ｖｗ０.１８３ｖｓ－０.０９３(７)㊀㊀逆磨水平方向粗糙度Ｒａ＝０.１０２ａｐ０.０２０ｖｗ０.１７１ｖｓ－０.１２４(８)㊀㊀逆磨垂直方向粗糙度Ｒａ＝０.３７４ａｐ０.０２１ｖｗ０.１５４ｖｓ－０.１１９(９)㊀㊀由式(６)~式(９)可知ꎬ对表面粗糙度的影响由大到小分别是工件进给速度㊁砂轮线速度㊁磨削深度ꎮ无论是顺磨加工还是逆磨加工ꎬ表面粗糙度都随着磨削深度和工件进给速度的增加而增加ꎬ随着砂轮线速度的增加而减小ꎮ因此在本试验范围内要达到表面粗糙度最小的最优方案ꎬ其参数是ａｐ＝１０μｍꎬｖｗ＝１６ｍｍ/ｓꎬｖｓ＝３０ｍ/ｓꎮ实验得到顺磨加工条件下工件表面粗糙度平行方向和垂直方向分别为０.０７３６μｍ和０.３９０２μｍꎬ逆磨加工条件下工件表面粗糙度平行方向和垂直方向分别是０.０９３５μｍ和０.４０３１μｍꎮ２.４.２㊀数学模型的验证为了验证粗糙度模型的精度ꎬ将顺磨加工和逆磨加工方式所得实际值和模型预测的预测值进行对比ꎬ所得误差值结果如表４和表５所示ꎮ４１５第６期詹友基ꎬ等:纳米晶粒硬质合金平面磨削表面粗糙度研究表４㊀顺磨加工粗糙度实际值与模型预测值对比表Ｔａｂ.４㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｃｔｕａｌｖａｌｕｅｓａｎｄｍｏｄｅｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｂｙｄｏｗｎ－ｇｒｉｎｄｉｎｇ试验号ａｐ/μｍｖｗ/(ｍｍｓ－１)ｖｓ/(ｍｓ－１)平行方向实际值/μｍ平行方向预测值/μｍ误差/％垂直方向实际值/μｍ垂直方向预测值/μｍ误差/％１１０１６１５０.１０８４０.１０６０－２.２１０.４９１１０.４９８９１.５９２１０２４２００.１０７１０.１１０９３.５５０.５１７５０.５２３２１.１０３１０３２２５０.１１５１０.１１４２－０.７８０.５３４３０.５４０１１.０９４１０４０３００.１１９１０.１１６７－２.０２０.５７７１０.５５３１－４.１６５１５１６２００.１０６２０.１０２８－３.２００.４９６４０.４８６９－１.９１６１５２４１５０.１１７７０.１１６２－１.２７０.５４５３０.５３８６－１.２３７１５３２３００.１１７２０.１１２４－４.１００.５４８３０.５３２２－２.９４８１５４０２５０.１１３６０.１２０６６.１６０.５２６５０.５６３９７.１０９２０１６２５０.０８８７０.１００４１３.１９０.４７７００.４７７６０.１３１０２０２４３００.１０５３０.１０６５１.１４０.４９２１０.５０５８２.７８１１２０３２１５０.１２２４０.１２４０１.３１０.５６７１０.５６８６０.２６１２２０４０２００.１２６２０.１２５０－０.９５０.５８４７０.５７６７－１.３７１３２５１６３００.１０４７０.０９８４－６.０２０.４８５００.４７０２－３.０５１４２５２４２５０.１１０３０.１０９７－０.５４０.４９５７０.５１５１３.９１１５２５３２２００.１２０５０.１１９９－０.５００.５５８５０.５５４３－０.７５１６２５４０１５０.１３１７０.１３０４－０.９９０.６０１９０.５９３１－１.４６表５㊀逆磨加工粗糙度实际值与模型预测值对比表Ｔａｂ.５㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｃｔｕａｌｖａｌｕｅｓａｎｄｍｏｄｅｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｂｙｕｐ－ｇｒｉｎｄｉｎｇ试验号ａｐ/μｍｖｗ/(ｍｍｓ－１)ｖｓ/(ｍｓ－１)平行方向实际值/μｍ平行方向预测值/μｍ误差/％垂直方向实际值/μｍ垂直方向预测值/μｍ误差/％１１０１６１５０.１２２６０.１２２９０.２４０.４３２５０.４３６１０.８３２１０２４２００.１２６３０.１２７１０.６３０.４４５６０.４４８６０.６７３１０３２２５０.１３０２０.１２９９－０.２３０.４６０００.４５６７－０.７２４１０４０３００.１３４７０.１３１９－２.０８０.４６５４０.４６２６－０.６０５１５１６２００.１２０１０.１１９６－０.４２０.４２７４０.４２５０－０.５６６１５２４１５０.１３３１０.１３２８－０.２３０.４６９５０.４６８２－０.２８７１５３２３００.１３２５０.１２８０－３.４００.４７２１０.４５０７－４.５３８１５４０２５０.１２８５０.１３６０５.８４０.４５３３０.４７６７５.１６９２０１６２５０.１１８３０.１１７０－１.１００.４２３４０.４１６４－１.６５１０２０２４３００.１１９１０.１２２６２.９４０.４２０２０.４３３８３.２４１１２０３２１５０.１３８４０.１４０３１.３７０.４８８２０.４９２３０.８４１２２０４０２００.１４２７０.１４０７－１.４００.５０３４０.４９２５－２.１７１３２５１６３００.１１５７０.１１４９－０.６９０.４１７６０.４０９４－１.９６１４２５２４２５０.１２４７０.１２５９０.９６０.４２６８０.４４５３４.３３１５２５３２２００.１３６３０.１３６０－０.２２０.４８０８０.４７８０－０.５８１６２５４０１５０.１４８９０.１４６４－１.６８０.５１８２０.５１２０－１.２０５１５福建工程学院学报第１８卷图４㊀平行方向表面粗糙度三元回归图(顺磨)Ｆｉｇ.４㊀Ｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｇｒａｐｈｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｐａｒａｌｌｅｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ(ｄｏｗｎ￣ｇｒｉｎｄｉｎｇ)图５㊀垂直方向表面粗糙度三元回归图(顺磨)Ｆｉｇ.５㊀Ｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｇｒａｐｈｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ(ｄｏｗｎ￣ｇｒｉｎｄｉｎｇ)㊀㊀由非线性回归分析得到顺磨加工平行方向与垂直方向粗糙度模型的Ｆ检验值分别是２０９４.８２㊁３９５６.６１ꎬ逆磨加工平行方向与垂直方向粗糙度模型的Ｆ检验值分别是６９７５.０７㊁５３３９.１１ꎬ查Ｆ分布表得Ｆ０.０１(３ꎬ１１)＝６.２２ꎬ可知实验结果Ｆ检验值均大于６.２２ꎬ说明建立的非线性回归模型非常显著ꎮ由表４可知ꎬ顺磨水平方向误差在０.５４％~１３.１９％ꎬ垂直方向误差在０.１３％~４.１６％ꎻ逆磨水平方向误差在０.２２％~５.８４％ꎬ垂直方向误差在０.２８％~５.１６％ꎬ说明回归数学模型具有较高的精度ꎬ可以对磨削纳米晶粒硬质合金的表面粗糙度进行预测ꎮ树脂结合剂金刚石砂轮磨削纳米晶粒硬质合图６㊀平行方向表面粗糙度三元回归图(逆磨)Ｆｉｇ.６㊀Ｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｇｒａｐｈｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｐａｒａｌｌｅｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ(ｕｐ￣ｇｒｉｎｄｉｎｇ)图７㊀垂直方向表面粗糙度三元回归图(逆磨)Ｆｉｇ.７㊀Ｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｇｒａｐｈｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ(ｕｐ￣ｇｒｉｎｄｉｎｇ)金的垂直方向的表面粗糙度在０.４６０１~０.６０１９μｍꎬ文献[１４]中磨削普通硬质合金ＹＧ８垂直方向的粗糙度范围在０.６~０.９μｍꎻ文献[１５]中磨削超细晶粒硬质合金ＧＵ１０ＵＦ㊁ＧＵ１５ＵＦ㊁ＧＵ２５ＵＦ垂直方向的粗糙度范围分别在０.４９２３~０.６６２０９μｍ㊁０.５２１８~０.６４１４μｍ㊁０.５２１０~０.６６８３μｍꎬ说明磨削纳米晶粒硬质合金更容易获得较好的表面质量ꎮ４㊀结论１)树脂结合剂金刚石砂轮磨削纳米晶粒硬质合金的表面粗糙度随磨削深度和工件进给速度的增加而增加ꎬ随砂轮线速度的增加而减小ꎮ对６１５第６期詹友基ꎬ等:纳米晶粒硬质合金平面磨削表面粗糙度研究表面粗糙度影响程度的大小依次是工件进给速度㊁砂轮线速度㊁磨削深度ꎮ因此在生产中以小进给㊁小切深㊁高砂轮线速度的组合方式进行磨削有利于提高工件表面质量ꎮ２)对比普通硬质合金和超细晶粒硬质合金磨削ꎬ纳米晶粒硬质合金磨削更容易获得较好的表面质量ꎮ３)对正交试验数据进行了三元非线性回归分析ꎬ建立了树脂结合剂金刚石砂轮磨削纳米晶粒硬质合金ＧＵ０９２的表面粗糙度回归数学模型ꎬ并对模型进行验证ꎬ结果表明所建立的模型是可行的ꎮ参考文献:[１]杨军ꎬ黄向明ꎬ蒋福星ꎬ等.纳米硬质合金高速深磨工艺试验研究[Ｊ].现代制造工程ꎬ２０１５(１０):１２－１７ꎬ２１. [２]詹友基.陶瓷结合剂金刚石砂轮高速磨削硬质合金的机理研究[Ｄ].泉州:华侨大学ꎬ２０１３.[３]邱健ꎬ詹友基ꎬ贾敏忠.陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削超细晶粒硬质合金的表面粗糙度研究[Ｊ].工具技术ꎬ２０１４ꎬ４８(９):２０－２４.[４]任莹晖ꎬ张璧ꎬ周志雄.纳米结构硬质合金磨削的表面形貌和材料去除机理研究[Ｊ].中国机械工程ꎬ２００９ꎬ２０(８):８９６－９０１.[５]宋鹏涛ꎬ刘泓ꎬ康露ꎬ等.磨削参数对陶瓷结合金刚石砂轮磨削硬质合金表面粗糙度的影响[Ｊ].工具技术ꎬ２０１２ꎬ４６(２):２９－３１.[６]原一高ꎬ张肖肖ꎬ丁健俊ꎬ等.磨削参数对超细硬质合金磨削表面粗糙度的影响[Ｊ].工具技术ꎬ２０１２ꎬ４６(５):４１－４４. [７]郐吉才ꎬ张飞虎.纳米硬质合金的ＥＬＩＤ磨削[Ｊ].东北林业大学学报ꎬ２００８ꎬ３６(１２):５７－５８.[８]ＲＯＷＥＷ.Ｇｒｉｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ￣ｔｈｅｏｒｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｗｉｔｈａｂｒａｓｉｖｅｓ[Ｊ].ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ１９９０ꎬ２３(６):４４３.[９]高超ꎬ王生ꎬ王会ꎬ等.砂带磨削表面粗糙度理论预测及灵敏度分析[Ｊ].表面技术ꎬ２０１８ꎬ４７(１１):２９５－３０５. [１０]ＣＨＥＮＪꎬＨＵＡＮＧＨꎬＸＵＸ.Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆａｌｕｍｉｎａｗｉｔｈａｍｏｎｏｌａｙｅｒｂｒａｚｅｄｄｉａｍｏｎｄｗｈｅｅｌ[Ｊ].ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００９ꎬ４１(１/２):１６－２３.[１１]ＡＢＤＵＬＬＡＨＡꎬＰＡＫＡꎬＦＡＲＡＨＩＭꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｆｉｌｅｗｅａｒｏｆｒｅｓｉｎ￣ｂｏｎｄｅｄｎｉｃｋｅｌ￣ｃｏａｔｅｄｄｉａｍｏｎｄｗｈｅｅｌａｎｄｒｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｃｒｅｅｐ￣ｆｅｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｃｅｍｅｎｔｅｄｔｕｎｇｓｔｅｎｃａｒｂｉｄｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００７ꎬ１８３(２/３):１６５－１６８. 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硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究

硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究硬脆材料的ELID精密镜面磨削机理和技术的研究一、引言硬脆材料的磨削一直以来都是制约高精度加工的瓶颈之一。

传统的研磨技术在处理硬脆材料时容易产生较大的划痕和组织损伤，严重影响了工件的表面质量和性能。

近年来，电解抛光镜面磨削（ELID）技术在硬脆材料加工领域得到了广泛应用，具有磨削精度高、表面质量良好以及工件材料损伤小的优点。

本文将从机理和技术两个方面探讨硬脆材料的ELID精密镜面磨削。

二、ELID精密镜面磨削机理1. 基本原理ELID精密镜面磨削是在研磨过程中通过在磨粒、砂轮和工件间施加低电压直流电进行电化学反应，从而实现对硬脆材料表面的精密磨削。

磨削过程中，磨粒、砂轮和工件形成一个电解质层，该电解质层能够加速磨削产物的去除、减小热量的输送并改善磨削表面的质量。

2. 电化学反应机理ELID精密镜面磨削的关键在于砂轮表面形成了一层硬脆材料的致密抛光层。

这是通过电化学反应实现的，其中砂轮表面的氧化层在电解质中发生电离，生成OH-离子和氧化铁或氧化铁的混合物，进而与硬脆材料的表面发生反应形成致密抛光层。

3. ELID电解质的选择ELID磨削中的电解质是影响磨削效果的一个重要因素。

常用的电解质有硫酸、硝酸及其混合物等。

不同的电解质对于磨削表面的质量、磨削速度和电解质的消耗等方面都有影响。

三、ELID精密镜面磨削技术1. 砂轮制备技术ELID磨削中的砂轮具有较高的表面质量，其制备技术对于磨削效果和表面质量具有重要影响。

常见的砂轮制备技术包括经典ELID制备技术和局部ELID制备技术。

2. 加工参数优化不同硬脆材料的ELID精密镜面磨削过程中，加工参数的优化是关键。

加工参数包括电流密度、砂轮粒度、进给速度等，这些参数会直接影响砂轮磨削效率、磨粒尺寸和表面质量。

3. 先进监测技术ELID精密镜面磨削过程中的质量控制是确保加工效果的关键。

随着先进监测技术的发展，通过磨削力、磨削声音、表面温度等多参数监测，可以及时调整磨削参数，提高加工效率和表面质量。

钢结硬质合金ELID磨削表面的AFM分析

钢结硬质合金ELID磨削表面的AFM分析作者：哈尔滨工业大学朱波袁哲俊赵清亮一、前言钢结硬质合金是一种以硬质化合物(WC或TiC等)为硬质相，以合金钢作为粘结相的复合材料，它既吸收了硬质合金的高硬度、高强度、高耐磨性的特点，也具有钢的塑性、韧性、可加工性等特点，同时克服了硬质合金高脆性、钢的低强度、低硬度等缺点，现广泛应用于航天、航空等领域，成为一种应用前景广泛的新型材料。

但由于钢结硬质合金零件表面粗糙度要求较高，而材料的结构特点又决定了其本身的加工制造较困难，尤其一般的磨削加工很难达到工艺要求。

本文以在线电解修整(ELID)磨削方法磨削钢结硬质合金(GT35)，并应用原子力显微镜对其进行了微观表面形貌分析，研究了钢结硬质合金难加工机理及其表面缺陷形成机理。

二、钢结硬质合金难加工机理本文研究磨削的钢结硬质合金零件的材料为GT35，合金成分及硬度值见表1。

表1 试验用钢结硬质合金的成分由表1可以看出，其既有硬质合金的高硬度、高耐磨性，又有熔炼钢的可加工性。

图1是GT35 微观表面形貌，应用美国DI公司生产的Nanoscaping-IIIA原子力显微镜(AFM)对GT35表面80×80µm范围进行扫描。

其中图1a为平面图像，图1b为其立体图像，由图1可看出，钢结硬质合金中含有大量高硬度TiC硬质相凸出在基体表面起抗磨作用。

钢中还有多种碳化物同样起抗磨作用，其中碳化物相占总重量一半以上，钢结硬质合金的强韧性靠钢基体中碳和合金元素作用。

但是上述强化结构也造成淬火后的钢结硬质合金的精密加工十分困难。

因为组成强化结构的两相具有差异悬殊的物理、化学和力学性能，其中一相硬度高，一相韧性好。

因此，在机械加工过程中，钢基体因硬度低易去除，而碳化物硬度高不易去除，造成加工表面高低不平，不仅造成砂轮磨耗加快，而且通常得不到良好的加工表面。

图1 钢结硬质合金AFM形貌扫描图(80×80µm)三、ELID 精密镜面磨削钢结硬质合金ELID 磨削技术成功地解决了铸铁纤维、铸铁结合剂超硬磨料进行在线电解修整磨削的技术，解决了铸铁基砂轮整形、修锐等难题，而且使得超微细金刚石、CBN 磨料(粒径为几微米至5nm)能够应用于超精密镜面磨削。

ELID超精密磨削技术综述

.. ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。

本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。

关键词：在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理0 引言随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程瓷、光学玻璃、玻璃瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。

超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件，控制加工精度在0.1μm级以下、表面粗糙度Ra<0.04μm甚至Ra<0.01μm的磨削方法[1]。

然而，由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高，且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能，从而造成加工面脆性破坏，加工质量恶化，难以满足高精度、高效率的加工要求。

随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。

ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术，以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点，已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。

1 ELID磨削的基本原理ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。

ELID超精密磨削技术综述

先进制造技术课程大作业2014年10月ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。

本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国内外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。

关键词：在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理0 引言随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃、玻璃陶瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。

随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。

硬质合金材料的电解磨削加工工艺研究

世界有色金属 2021年 1月下130前沿技术L eading-edge technology硬质合金材料的电解磨削加工工艺研究戚桓瑜（武威职业学院，甘肃　武威　７３３０００）摘要：硬质合金在抗腐蚀方面也具有很好的性能，在导磁率方面也是比较优良的，因此，硬质合金材料在工业生产领域运用得比较多。

在硬质合金加工领域，现有的方法有剩余的切削力和切割过程出现严重磨损等问题，因此，特别重要的是要找到有效和高质量的处理方法。

本文首先对于硬质合金材料的特性进行了分析，在实际加工中并选择适当的电解液进行电解加工。

根据电化学作用的原理，分析硬质合金材料的变形影响规律，通过其电解磨削方法，探讨其实际试验的结果，分析不同加工工艺中存在的特点，对比其优劣势。

关键词：硬质合金材料；工艺；规律；电化学中图分类号：ＴＧ６６２文献标识码：Ａ文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０２－０１３０－２Study on electrochemical grinding of cemented carbideQI Huan-yu（Ｗｕｗｅｉ　ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｌｌｅｇｅ，　Ｗｕｗｅｉ　７３３０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｃａｒｂｉｄｅ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｉｎ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｃａｒｂｉｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｃａｒｂｉｄｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ，　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｈａｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｗｅａｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｉｔ　ｉｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｏ　ｆｉｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｃａｒｂｉｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　ｉｓ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ．　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｃｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｌａｗ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｃａｒｂｉｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ｇｒｉｎｄｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｒｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ．Keywords: ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｃａｒｂｉｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ；　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　ｌａｗ；　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ由于航空航天和国防工业对高速、机动性高、精度高等指标设备的要求，通常使用的金属材料具有简单的量化、薄壁和聚合等特点，如预制板，梁，肋骨等零件，这些产品主要是直接从新一代块状毛坯加工而成，在重量、对称性、光面、硬度和耐力方面具有很高的优势，对于零件有了一定的改善作用，方面机器的运行，而且对于航空工作的提升也有很大的促进作用，根据产品的条件，设计性能要求、结构重量降低、结构完整性提高是航空制造业发展的必然趋势。

elid磨削的基本原理

elid磨削的基本原理一、引言ELID磨削是一种新型的超精密磨削技术，具有高效、高精度、低成本等优点，在制造业中得到了广泛的应用。

本文将详细介绍ELID磨削的基本原理。

二、ELID磨削的概述ELID磨削是Electrolytic In-process Dressing（电解内置修整）的缩写，是一种结合电化学反应和机械磨削的技术。

其基本原理是在砂轮和工件之间加入电解液，通过电解反应在砂轮表面形成极薄氧化膜，并利用氧化膜作为新的切削层进行磨削，同时不断修整砂轮表面，保持其形状和尺寸稳定。

三、ELID磨削的工艺流程1. 研磨液准备：将适量的电解液加入到配制好比例的水中，并充分搅拌均匀。

2. 砂轮安装：选择合适规格和形态的金刚石或CBN（立方氮化硼）制成的超硬质材料作为砂轮，并将其安装在机床上。

3. 工件安装：将待加工的工件安装在机床上，并调整加工参数，如磨削速度、进给量等。

4. 电解液喷洒：通过喷嘴将研磨液均匀地喷洒到砂轮和工件之间，形成一个电解液膜。

5. 电解反应：在电解液的作用下，砂轮表面形成一层极薄的氧化膜，并产生一定的氢气和氧气。

6. 磨削过程：利用氧化膜作为新的切削层进行磨削，同时不断修整砂轮表面，保持其形状和尺寸稳定。

7. 磨削结束：当达到所需精度时，停止加工并关闭机床。

将残余的电解液排出，并对机床进行清洗和维护。

四、ELID磨削的原理分析1. 电化学反应ELID磨削利用了电化学反应的原理。

在电解液中施加直流电压时，会发生一系列复杂的化学反应。

以金刚石为例，在碳酸钾水溶液中施加直流电压时，会发生以下反应：2K+ + 2e- → 2K（金属钾）2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH-（水电解）CO3^2- + H+ → HCO3^-（碳酸氢根离子）4OH^- → O2↑ + 2H2O + 4e-（氧化反应）由上述反应可知，电解液中的钾离子和水分子会在砂轮表面形成一层极薄的氧化膜，并产生一定的氢气和氧气。

超硬磨料砂轮修整与ELID修磨技术

超硬磨料砂轮修整与ELID修磨技术文章编号:1006-852X(2003)05-0064-02超硬磨料砂轮修整与EL ID修磨技术D RESSING OF U L TRAHARD ABRASIVE GRINDING WHEELSAND EL ID D RESSING TECHNOLO G Y莫时雄(桂林矿产地质研究院桂林,541001)Mo shixio ng(Guilin Research Institute of Geology for Mineral Resources,Guilin,541001China)摘要:超硬磨料砂轮由于其优良的磨削性能,广泛应用于航空、汽车、医学、电子、建材等领域,并成为精密和超精密磨削、高速高效磨削、难加工材料磨削、成形磨削、磨削自动化等技术的基础。

本文简要概述了近年来超硬磨料砂轮修整的一些新方法与E LID修磨技术。

关键词:超硬磨料;砂轮;修整中图分类号:TG74;TG58 文献标识码:AAbstract:Because of its good grinding properties,ultrahard abrasive grinding wheel is widely used in the fields such as avigation,automobile,medicine,electronics,construction and so on,and becomes the basis of precision grinding,high speed and high efficiency grinding,profile grinding,and grinding automatization.In this paper,some new methods of dressing ultrahard abrasive grinding wheel and E LID dressing technology were summarized.K ey word:ultrahard abrasive;grinding wheel;dressing由于其优良的磨削性能,超硬磨料砂轮广泛应用于航空、汽车、医学、电子、建材等领域,并成为精密和超精密磨削、高速高效磨削、难加工材料磨削、成形磨削、磨削自动化等技术的基础。

ELID磨削_硬脆材料精密和超精密加工的新技术

EL ID磨削硬脆材料精密和超精密加工的新技术张飞虎朱　波栾殿荣袁哲俊(　哈尔滨工业大学机械工程系　哈尔滨　150001　)文　摘　金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(E lectrolytic In2process Dressing,简称E L ID)磨削技术是国外近年发展起来的一种硬脆材料精密和超精密加工新技术。

本文介绍了E L ID磨削技术的基本原理、工艺特点和国内外研究应用情况。

应用E L ID磨削技术,可对工程陶瓷等硬脆材料实现高效率磨削和精密镜面磨削。

关键词　精密和超精密加工,磨削,砂轮,修整EL ID Grinding A New Technology for Precision andUltraprecision Machining of Hard and Brittle MaterialsZhang Feihu Zhu Bo Luan Dianrong Yuan Zhejun(　Department of Mechanical Engineering,Harbin Institute of Technology　Harbin　150001　)Abstract　EL ID grinding which applies metal bonded grinding wheel with superhard abrasives and electrolytic in2process dressing is a newly developed technology for precision and ultraprecision machining of hard and brittle ma2 terials.In this paper the basic principle,characteristics,research and application of EL ID grinding are introduced.By EL ID,efficient grinding and mirror surface grinding of ceramics and other hard and brittle materials can be realized.K ey w ords　Precision and ultraprecision machining,Grinding,Grinding wheel,Dressing1　引言金刚石、CBN超硬磨料具有硬度高、耐磨性好等优良的切削性能,自美国GE公司1957年和1969年批量生产人造金刚石、CBN磨料以来,除少数做成刀具外,大部分都用于制造磨具。

铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究

ｗｈｅｓｗｉｇｅｒｉｉｅｈａｅｈｇｒｇｉｄｎｆｃｅｃｅｌｔｂｉｇｒｇａｎｓｚｖｉｈｅｒｎｉｇｅｉｎｙ，ｗｈｃｏｌｋｈｉｎｉｎａｃｒｃｆｔｅｈｉｉｈｃｕｄｍａｅｔｅｄｍｅｓｏｃｕａｙｏｈｗｏｋｅｅｃｎｒｌａｌｒｐｉｃｏｔｏｌｂｅ．Ｏｎｔｅｃｎｒｒｈｏｔａｙ，ｔｅｈｗｈｅｓｗｉｈｓｌｌｒｇａｎｉｅｏｌｅｂｔｅｏｎｓｒａｅｅｌｔｍａｅｉｓｚｃｕｄｇｔｅｔｒｇｕｄｕｆｃｒｒ
ｔｉｐｐｒｈａｔｒｎｂｎｅｉｎｈｅｓｉｉｅｅｔｒｉｓｅａｅａｏｔＬＤ（ｌｔｌｔ－ｈｓａｅ，ｔｅｓｉｏｄｄｄａｄｗｅｌｗｔｄｆｒｎｇａｉｒｄｐｅｉＥＩＥｅｒｙｉＩｃ－ｏｍｏｈｆｎｚｄｎｃｏｃｎ
ｑａｉｕｌｙ，ｂｔｔｅａｅｌｗｒｇｉｄｎｆｃｅｃ．ＴｅＥＬＤｇｉｄｎｔｔｓａｅｄｃｄｄｂｅｒｔｆｔｅｇａｎｔｕｈｙｈｖｅｒｎｉｇｅｉｎｙｈＩｎｉｇｓａｅｅｉｅｙｔａｉｏｒｉｏｉｒｒｈｏｈ
摘
要
硬质合金具有硬度高、强度好、耐腐蚀和耐磨损的特点，用传统方法难以满足精密及超精密采
加工的技术要求。本文采用不同粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮ＥＩＬＤ镜面磨削硬质合金，到了不同加得

铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究

Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃａｓｔ—ｉｒｏｎｂｏｎｄｅｄｄｉａｍｏｎｄｗｈｅｅｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｉｎ－ｐｒｏｃｅｓｓｄｒｅｓｓｉｎｇ；鲫ｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙ
·国家自然科学基金（５０＂／７５２０７）；浙江省重中之重学科开放基金（５６３１０２０２０１８）。
万方数据
６
金刚石与磨料磨具工程
总第１６８期
Ｏ引言
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物、黏结金属所组成，是粉末冶金技术领域最典型、最重要的产品之一，具有高硬度、高耐磨性、耐高温的性能，同时具有高强度、高弹性和非常好的化学稳定性，在现代工具材料、耐磨材料和耐腐蚀材料中占有极其重要的地位。但其本身的加工制造却很困难，采用传统方法难以满足精密及超精密加工的技术要求¨≈】。本文采用不同粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮ＥＬＩＤ镜面磨削硬质合金，得到了小同加Ｔ效率以及不同加工表面质量的硬质合金磨削效果。超细磨粒砂轮ＥＬＩＤ镜面磨削硬质合金能获得超光滑的工件表面。
万方数据
第６期
朱从容等：铸铁结合剂金刚石砂轮ＥＬＩＤ磨削硬质合金的性能研究
７
（ａＪ＃４０００
（ｈ）＃２０００
（ｐＪ＃３２５
图３不同型号砂轮磨削的硬质合金
（ａＪ＃４０００
《ｈＪ＃２０００
（‘－Ｊ＃３２５
图４不同型号砂轮加工后的硬质合金表面纹理（４００×ｌ
图５＃４０００砂轮磨削的硬质台金表面轮廓
不同型号砂轮磨削的硬质合金表面粗糙度如图６所示。不同型号砂轮的磨削性能比较如图７所示。实
粒尺寸６．８ｐ，ｍ）、＃３２５（磨粒尺寸６０¨ｍ）铸铁结合剂金刚石砂轮ＥＬＩＤ磨削硬质合金材料ＹＴｌ４。实验采用Ｍａｒｈ２型表面粗糙度仪测量ＥＬＩＤ磨削后的硬质合金表面粗糙度，并采用ｘｊｚ一５型电子显微镜观测不同型号金刚石砂轮磨削后的硬质合金表面纹理，以及不同型号金刚石砂轮在电解修整阶段结束后，砂轮表面的氧化膜的状态。

纳米TiAlN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢刀具寿命研究

纳米TiAlN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢刀具寿
命研究
纳米TiAlN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢刀具寿命研究
采用2种新型纳米TiAlN结构涂层硬质合金刀具对AerMet100钢进行一系列的铣削试验,获得了切削速度和每齿进给量对刀具寿命的影响规律.并通过对比分析获得:在较低速铣削条件下宜采用耐磨性好的超细晶粒硬质合金作为刀具基体材料,而较高速铣削条件下宜采用韧性更好的细晶粒硬质合金作为刀具基体材料.
作者：李广旭刘强张志刚孟清河作者单位：李广旭,刘强(北京航空航天大学机械工程及自动化学院)
张志刚,孟清河(中航飞机起落架有限责任公司)
刊名：航空制造技术ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010 ""(2) 分类号：V2 关键词：AerMet100钢高速切削磨损涂层硬质合金。

采用ELID磨削技术对铜和铝的精加工实验研究

关键词：铜和铝；ＥＬＩＤ磨削；表面质量；表面粗糙度中图分类号：ＴＨ１６；ＴＧ５８０．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１４）０３ — ００９７ — ０３
ＡｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｐｐｅｒａｎｄＡＩｕｍｉｎｕｍＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭａｃｈｉｎｉｎｇＡｄｏｐｔｉｎｇＥＬＩＤＧｒｉｎｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＧＵＡＮＪｉａ－ｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏ — ｈｕｉ，ＭＡＸｉｎ — ｑｉａｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｉ－ｗｅｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４，
第３期２０１４年３月
机械设计与制造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ பைடு நூலகம்ｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ９７
采用ＥＬＩＤ磨削技术对铜和铝的精加工实验研究
关佳亮，张孝辉，马新强，王志伟

【CN110129118A】ELID磨削铝基复合材料专用磨削液及其制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910224804.2(22)申请日 2019.03.24(71)申请人北京工业大学地址 100124 北京市朝阳区平乐园100号申请人北京卫星制造厂有限公司(72)发明人张加波　张龙月　张孝辉　关佳亮　王磊　郑立彦　(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司 11203代理人沈波(51)Int.Cl.C10M 173/00(2006.01)C10N 40/24(2006.01)C10N 30/18(2006.01)(54)发明名称ELID磨削铝基复合材料专用磨削液及其制备方法(57)摘要本发明公开了ELID磨削铝基复合材料专用磨削液及其制备方法，属于精密超精密在线电解修整磨削领域。

磨削液的组成成分为：机油、斯盘、聚苯胺、偏硅酸钠、四乙氧基硅烷、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、磷酸酯、水溶性有机硅氧烷、油酸三乙醇胺、氯化脂肪酸、含氮硼酸酯、石油磺酸钠、聚丙烯酰胺、异噻唑啉酮、硫酸钠、磷酸钠、自来水配制而成。

该磨削液既能使金属结合结砂轮中的金属和粘附在砂轮表面的铝基磨屑电解去除，达到修锐砂轮的作用，又能与砂轮表面露出的金属结合剂和已加工表面露出来的铝基体发生氧化反应，形成一层针对砂轮表面金属结合剂和铝基体的抗腐蚀氧化膜。

权利要求书2页说明书6页附图3页CN 110129118 A 2019.08.16C N 110129118A权　利　要　求　书1/2页CN 110129118 A1.ELID磨削铝基复合材料专用磨削液，其特征在于：包括机油、斯盘、聚苯胺、偏硅酸钠、四乙氧基硅烷、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、磷酸酯、水溶性有机硅氧烷、油酸三乙醇胺、氯化脂肪酸、含氮硼酸酯、石油磺酸钠、聚丙烯酰胺、异噻唑啉酮、硫酸钠和自来水；各组分质量百分含量为：2％～4％的机油、5％～7％的斯盘、0.7％～0.9％的聚苯胺、0.4％～0.6％的偏硅酸钠、0.4％～0.6％的四乙氧基硅烷、2％～3％的脂肪醇聚氧乙烯醚、1.5％～2％烷基酚聚氧乙烯醚、1％～1.5％磷酸酯、0.5％～0.7％的水溶性有机硅氧烷、1.5％～2.5％的油酸三乙醇胺、0.8％～0.9％的氯化脂肪酸、4％～6％的含氮硼酸酯、3％～4％的石油磺酸钠、0.2％～0.4％的聚丙烯酰胺、0.8％～1.2％的异噻唑啉酮、0.3％～0.9％的硫酸钠、0.2％～0.9％的磷酸钠、63.8％～74.8％的自来水。

ELID镜面磨削硬质合金的工艺参数实验研究

ＥＩ磨削中工艺参数对加工表面的影响规律，ＬＤ找到了在一定条件下优化的工艺参数。
关键词：ＬＤ磨削工艺参数ＥＩ
表面质量
ＳｔｄｎｔｅＥｐｒｕｙｏｈｘｅｉｎｆＥＬＤｉｄｎｆＣａｂｄｌｙｍｅｔｏＩＧｒｉｇｏｒｉｅＡｌｎａ
ｅｐｒｍｅｔａｄｏｔｍｉｅａａｔｒｎｅｅｔｉｏｄｔｎｅｆｕｄ．ｘｅｉｎｎｐｉｚｄｐｒｍｅｅｓｕｄｒｃｒａｎｃｎｉｏｓａｏｎｉｒ
ＫｅｗｒｓＥＩｒｄｎ；ｅｈｏｇａａｅｅ；Ｓｒｃｕｉｙｏｄ：ＬＤＧｎｉｇＴｃｎｌＰｒｍｔｉｏｙｒｕａｅＱａｔｆｌｙ据不完全统计，９８年世界硬质合金产量已达３１９４石砂轮磨削硬质合金、陶瓷、质合金等超硬材料，硬目前已达到镜面的加工水平。它的基本原理（图１：如）
ｏｄｒｏａｈｅｅａｍｉｏｕｆｃｎｓｒｅｃｉｖｒｒｓｒｅｆｉｔｒａｉｈ，ｅｐｃａｌｎｂｉｌｔｒａｓｓｅｉｙｏｒｔｍａｅｉ．Ａｃｏｄｎａｕｅｏａｂｄｌｌｔｅｌｃｒｉｇｔｆｔｒｆｒ美元。就材料性能而言，０５硬质合金是一种介于陶瓷与高速钢之间的高性能结构材料；就工业应用而言，主要用于切削工具、具、它模地
质矿山工具以及耐磨零件等。近几年来，随着科学技术的发展，对硬质合金零件表面粗糙度值的要求不断

纳米硬质合金的ELID磨削

ELID精密镜面内孔磨削技术的应用

ELID镜面磨削技术 综述 周曙光

纳米晶粒硬质合金平面磨削表面粗糙度研究

硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究

钢结硬质合金ELID磨削表面的AFM分析

ELID超精密磨削技术综述

ELID超精密磨削技术综述

硬质合金材料的电解磨削加工工艺研究

elid磨削的基本原理

超硬磨料砂轮修整与ELID修磨技术

ELID磨削_硬脆材料精密和超精密加工的新技术

铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究

铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究

纳米TiAlN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢刀具寿命研究

采用ELID磨削技术对铜和铝的精加工实验研究

【CN110129118A】ELID磨削铝基复合材料专用磨削液及其制备方法【专利】

ELID镜面磨削硬质合金的工艺参数实验研究

ELID镜面磨削技术综述周曙光