电化学研磨（ECG）于1930年代开发，在1950年代在美国变得流行，用于磨削硬质合金切削刀具。当时，研磨碳化物的唯一方法是使用昂贵的天然金刚石砂轮。ECG能够磨削难以切削的材料（例如碳化物），并且这种方法在生产切削工具时变得很流行。但是，随着一次性工具刀片和成型的近净工具形状的发展，ECG的普及率下降了。现在，它在具有挑战性的材料和薄壁易碎工件的应用中广为人知，包括油管截止管，医疗设备和飞机发动机零件。

　　但是据ECG设备供应商Tridex（一家Glebar公司）的业务发展副总裁Tom Travia称，随着技术的发展，该工艺的潜在应用再次增加。当今的ECG为加工具有挑战性的合金提供了越来越有效的选择，而医疗等行业的OEM则将其视为在这些材料中加工精密零件的有效方法。

　　什么是电化学研磨？

　　ECG是将电化学加工和磨削相结合的混合工艺。

　　在电化学研磨（ECG）中，工件成为阳极，而砂轮成为阴极，从而从电化学和机械方式去除工件中的材料。

　　电化学加工是一种电解操作，其中工件成为阳极，而切削工具（在ECG中为砂轮）成为阴极。当直流电在阳极和阴极之间流动时，它会产生类似于电镀的反应，但不是从阳极中取出材料并将其沉积到阴极上，而是从阳极中除去材料并在电解液中将其冲洗掉。ECG通过用砂轮机械切割金属，同时电化学溶解材料，使电化学加工更进一步。Travia解释说：“理论上说，您可以在磨削时降低材料的硬度并使之部分分解，从而使砂轮的切削力要低得多。”

　　在某些方面，ECG与常规研磨类似。例如，编程和设置的工作方式几乎相同。工件的夹持也非常相似，唯一的区别是ECG的夹具需要用耐腐蚀材料制成，并允许与工件进行电接触。Travia说：“有些东西与传统的磨削有些不同，但如果有人有磨削经验，他们会很快发现差异。” 他补充说，对于Tridex客户来说，添加第一台ECG机器时根本没有磨削经验是很常见的。

　　该过程需要一些特殊设备，包括直流电源。它还需要导电砂轮。标准的ECG砂轮由磨料（例如CBN，金刚石，氧化铝或碳化硅），铜和树脂粘合剂组成。粘合剂和砂砾的尺寸根据应用而变化。Tridex使用的砂轮尺寸范围为0.004至4.0英寸宽。这些标准砂轮适用于大多数应用，尽管工件材料（例如铜或钛）将需要为这些材料制造的砂轮。

　　电解质液是ECG过程的重要组成部分。它像冷却剂一样喷在砂轮和工件上。但是据Travia称，它的功能有很大不同。尽管ECG具有一定的冷却性能，但它不会产生太多热量，因此，目标不是像其他机加工操作一样，在过程中注入尽可能多的流体。他解释说：“电解液是过程的一部分，这意味着如果您改变电解液的流量，它将影响切割的方式。” 因此，该过程需要保持特定的电解液流量，以确保切口无毛刺且在公差范围内。他补充说：“其中有些事情，不仅仅是打开阀门。” “流量是心电图的重要变量。电解液本身本质上是各种盐水。硝酸钠通常溶解在这种流体中，因为它腐蚀性不强，操作人员可以使用它的程度足够温和，并且具有成本效益。像任何其他金属加工液一样，电解液会被金属污染，因此需要对其进行过滤，最后将其更换并妥善处理。他说：“通常情况下，我们的机器配有离心机，可以过滤出尽可能多的细颗粒。” “这通常会延长电解液的寿命，在某些情况下会延长一倍。” 因此，需要对其进行过滤，并最终进行更换和正确处理。他说：“通常情况下，我们的机器配有离心机，可以过滤出尽可能多的细颗粒。” “这通常会延长电解液的寿命，在某些情况下会延长一倍。” 因此，需要对其进行过滤，并最终进行更换和正确处理。他说：“通常情况下，我们的机器配有离心机，可以过滤出尽可能多的细颗粒。” “这通常会延长电解液的寿命，在某些情况下会延长一倍。”

　　电化学研磨只能在由导电材料制成的工件上执行。其中包括多种材料，包括工具钢，不锈钢，大多数铬镍合金和高温合金。除了导电之外，该材料还必须具有电化学反应性。例如，尽管铂具有导电性，但它对ECG的电化学反应还不够。

　　机电磨的好处

　　ECG的最大好处之一是，电化学过程可以不考虑硬度而氧化工件材料，并减少切割所需的力。这意味着ECG工艺比传统磨削工艺具有更长的砂轮寿命。根据Travia的说法，传统磨削应用的G比率（去除的金属量与消耗的砂轮的比率）通常为1或小于1，而ECG应用的G比率范围为20甚至更高。

　　ECG还具有轻松切割难以加工的材料的能力。这是因为这些材料（包括铬，钴和镍）具有高反应性，并且在电化学过程中易于溶解。这些材料所占比例很高的合金，例如因科镍合金，哈斯特洛伊合金和瓦斯帕洛合金，可以通过ECG进行自由切削，但是在常规加工中却面临挑战。Travia说：“例如，当将一块硬质合金带入Inconel时，必须缓慢切削，刀具寿命不会很好，并且会进行加工硬化。” “加工起来并不容易，但它是用于电化学研磨的。” ECG还可以加工更常见的材料，包括铝和铜，但这并不总是最具成本效益的解决方案。他指出：“铝的切割很容易。

　　与在较高热量下运行的过程（例如EDM和激光切割）相反，ECG可以在较低的热量下切割材料。在这些过程中，材料的快速加热和冷却可能会导致冶金学变化，从而使材料变硬并使第二道工序（例如钻孔和攻丝）变得困难。它还倾向于留下易于破裂的热影响区或重铸层。这是切管中的常见问题，特别是对于飞机发动机而言。这些管通常在末端张开，因此可以添加配件。如果它具有重铸层，则可能会破裂并导致在生产过程结束时报废昂贵的零件。可以删除重铸层，但这样做会增加该过程的步骤。

　　ECG的另一个好处是它的砂轮不需要修整。由于电化学过程会软化工件材料，并且电解液会洗掉其中的一部分，因此材料不会像传统磨削过程中那样堆积在砂轮中。“因此，您的车轮最初可能会花更多的钱，但是会持续更长的时间，”特拉维亚说。这也意味着ECG的速度比传统的磨削工艺快，尤其是那些需要连续修整的工艺，例如蠕动进给磨削。尽管砂轮的使用寿命更长，但它们并不会永远持续使用-它们会变小，并且成形砂轮最终会失去形状，需要重新磨削。

　　ECG还可以消除许多辅助过程。它不会留下毛刺，尽管EDM和激光也可以消除毛刺，但ECG可以提供轻微的边缘断裂和良好的表面光洁度。

　　电化学研磨的用途

　　由于ECG可以轻松切割高温合金，因此它在航空航天工业中很常用。在医疗行业中，ECG的使用也越来越多，用于生产诸如皮下注射针头和这种关节镜剃须刀之类的零件。

　　应用程序。Travia说，在确定ECG是否适合某个应用时，第一个要问的问题是：“砂轮能否创建所需的形状？” 如果可以的话，值得研究一下ECG。该工艺可以替代许多常规的研磨应用，包括常规的成型研磨。他说：“在大多数情况下，ECG可以比传统研磨更快地去除更多的金属，并且具有更长的砂轮寿命，”他说。

　　ECG无法取代所有机加工和磨削操作。对于需要大量去除材料的应用（包括许多铣削，车削和表面研磨工艺），这没有任何意义。Travia解释说：“如果增加切口的尺寸，则会增加电源中所需的电流量。” “我们通常不会制造超过1000安培的电源，而1000安培是一个很大的削减。”

　　电化学研磨最常见的两个终端市场是医疗和航空航天。尽管这两个领域的零件几何形状可能有很大不同，但它们使用许多常见的材料，尤其是高温合金，与传统的加工方法相比，ECG可以更容易地进行切割。这些领域还倾向于具有薄壁，易碎的零件，例如针和蜂窝形式，这是ECG擅长加工的地方。

　　ECG的最大增长领域之一是用于医疗领域的磨针，包括皮下注射针，手术针，套管针和活检针。传统的针磨机留下的毛刺必须通过喷砂或电抛光去除。但是，这些过程会使针尖变钝。特拉维亚说：“用钝针注射不会很令人愉快。” ECG可用于有效研磨大量针头，然后在末端进行参数调整，以创建尖锐的尖端，而不会产生大毛刺。

　　电化学研磨的另一个增长领域是管道截止。使用标准夹具，Tridex的ECG机器可以切割直径范围为0.010到3英寸的管子和电线。这些管的应用范围从皮下注射针到飞机发动机的较小管。

　　电化学研磨技术的进步

　　像其他机加工工艺一样，近年来，电化学研磨技术也在不断发展。“我们希望能够最大程度地控制过程中的所有变量，”特拉维亚谈到Tridex的战略时说道。总的来说，控制系统已得到改进，使得该加工过程像其他加工过程一样更加准确和可重复。

　　近年来，电解质管理也得到了改善。“我们能够更好地控制流量，”特拉维亚说。“我们能够监控电解质的各种参数。随着电解液的变化，我们可以获得更好的控制并调整切割参数。” 例如，随着溶液的使用，它吸收金属并变得更具导电性，可能会影响切割效果。传感器现在可以测量溶解在溶液中的盐量及其导电性，以及流量，温度和pH值。Tridex机器还使用一种方法来确定何时更改解决方案，这是用户先前在没有太多技术基础的情况下做出的决定。

　　Tridex被Glebar收购还使公司能够探索自动化。Glebar一直在自动进行其导丝和无心磨床的自动化，而Tridex则将这种经验应用于自己的产品。Travia说：“现在我们是一家公司，我们开始寻找各种自动化应用程序。” 该公司现在提供带有托盘穿梭机的电化学研磨机，使用户可以在机器运转时装卸零件。这样可以减少加载时间，有时可以减少到零。根据他的说法，“这得到了很好的认可，因为它可以显着提高生产率。” 在一个实例中，使用常规ECG每小时可获得30个零件的客户能够将托盘穿梭机的吞吐量提高到每小时100个零件，而无需进行其他任何更改。用户可以通过增加机器人来装载和卸载机器，从而使托盘穿梭系统更进一步。Tridex还为其点磨机开发了一个自动化系统，该系统将包括一个机器维护机器人。