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ELID 磨削技术及其应用 周旭光 (深圳职业技术学院) ELID(Electrolytic In-Process)磨削是利用非线性电解修整作用和金属结合剂超硬砂 轮表层氧化物绝缘层对电解抑制作用的动态平衡，对砂轮进行连续修锐修整，使砂轮磨 粒获得恒定的突出量，从而实现稳定、可控、最佳的磨削过程，适合于对硬脆材料进行 超精密镜面加工。ELID 磨削技术是日本理化研究所大森整教授 1987 提出并于 1989 年 将该项技术应用于实际磨削加工。ELID 磨削技术具有高效率、高精度、加工零件表面 质量好、加工装置简单，广泛应用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。 一、 ELID 磨削及在线电解修锐原理[1][2] 图1为ELID磨削原理示意图，它与普通磨削的最大区别是：在普通磨床上加装电 解电源与电极。具体在线电解修锐原理如图2所示。在磨削过程中，接电源正极相成为 阳极的金属结合剂砂轮与接电源负极成为阴极工具电极发生电解反应。在电解液的作用 下，阳极金属结合剂砂轮的金属通过电解而被去除，且金属结合剂离子在砂轮表面形成 致密且柔软的氧化膜，该氧化膜通常为非导体。随着ELID磨削的进行，绝缘的氧化膜 厚度逐渐变厚，砂轮的导电率降低，砂轮金属结合剂因电解而被去除的速度降低，这有 助于砂轮过快损耗；当砂轮表面的磨粒磨损后，由于磨屑及工件表面的摩擦和挤压作用， 砂轮表面的氧化膜又逐渐剥落，砂轮导电性又开始增加，砂轮表面的电解修锐又开始进 行。在ELID磨削加工中，上述过程循环进行,使氧化膜的厚度和电解修锐处于动态平衡 中， 既避免了砂轮过快消耗, 又自行保持砂轮表面的磨削能力。 在ELID磨削过程中，在砂轮表面形成的氧化膜具有一定的厚度和弹性且能够容纳 脱落的磨料，是一种具有良好柔性的研磨膜。精磨时，由于进给量很小,钝化膜的厚度 远大于磨料的出刃高度,使砂轮基体表层磨料在磨削中不可能直接与工件接触，砂轮上 覆盖的这层钝化膜将代替金属基砂轮参与真正的磨削过程。所以ELID 磨削实际上是一 72 种将磨、研、抛合为一体的复合式精密镜面加工技术。 图 1 ELID 磨削原理示意 图2 ELID 修锐原理 二、ELID 磨削设备 1）机床 ELID 磨削加工所使用的机床可以在普通的磨床上改装即可。 2 ）砂轮 ELID磨削砂轮需要导电，所以必须选用金属结合剂砂轮。ELID磨削用的金属结合 剂砂轮的常有如下要求[3] [4] (1) 金属结合剂对超硬磨料的把持强度要大，防止在磨削受 力过程中磨料从结合剂上脱落； (2) 为了提高磨削效率，要求烧结砂轮时，结合剂中 各种成分的配比合理，保证在ELID 磨削过程，电解均匀，参加磨削的磨粒数量多而稳 定; （3 ）金属结合剂元素的氧化物或氢氧化物不导电；(4) 为了保证磨削质，ELID 磨 削中对砂轮表面电解氧化膜的形成速度，成膜质量有较高要求； 电解膜的厚度要厚， 质地要坚实不易脱落. ELID磨削所用的金属结合剂砂轮主要有铸铁纤维结合剂(CIFB) 、铸铁结合剂 (CIB) 、铁基结合剂( IB) 、钴基结合剂(CB) 、镍基结合剂(NB) 及青铜结合剂(BB) 等, 结合剂的种类不同，在ELID 磨削中的适应性、氧化膜的性质、磨削效率、磨削比以及 磨削表面加工质量也不同。试验结果表明，铸铁纤维和铸铁结合剂金刚石、CBN 砂轮 对EL ID 超精密镜面磨削的效果及稳定性要比青铜等结合剂砂轮好得多，而且砂轮的强 度、硬度、稳定性、耐磨性、润滑性要好，磨料的利用率和砂轮的使用寿命也高。因此， 73 现在EL ID 磨削中使用的主要是铸铁纤维和铸铁结合剂砂轮。 3 ）磨料 ELID 磨削使用得磨料通常有金刚石和立方氮化硼，一般金刚石磨料用于加工有