電解研磨の複雑さ

これほど特殊な、そして稀な研磨方法である理由は何ですか?

電解研磨の根底にある原理の 1 つは、それが表面研磨のバージョンであり、それ自体が 1 つのカテゴリであるということです。これは、電気化学プロセスに固有の現実があるためです。

実際、電気化学研磨のパラドックスの 1 つは、従来の表面研磨を行う方法がひどいことです!

では、なぜ誰かが電気化学的方法を行うのでしょうか?そして、なぜこれほど興味深いニッチなのか?

電気化学的および研磨作用による材料の除去

電解研磨プロセスは、表面研磨と化学の組み合わせであると言えます。このプロセスは、電解作用と帯電砥石の物理的作用の両方を使用して金属を「研削」します。

具体的には、電気化学的方法は、導電性流体の存在下で、軽い研磨作用と材料の陽極溶解を組み合わせます。実際には、負に帯電した砥石車 (陰極) と正に帯電したワークピース (陽極) の間を流れる DC 電流によって金属が分解されます。

多くの従来の研削方法とは異なり、電気化学的研削は、材料の硬度や強度に関係なく、幅広い金属に作用します。ただし、接地する金属が導電性で電気化学的に反応する必要があります。

電解研磨「レシピ」の変数

研磨する金属の種類ごとに、独自の化学的性質と導電率の要件があります。電解研磨プロセスの精度は、適切なレシピに依存します。

これには、次の 4 つの主要な変数で適切なバランスを取ることが含まれます。

• 電圧 — 低電圧の DC 電源では、電気化学作用が少なくなり、研磨作用が強くなります。電圧を高くすると、反対の結果が得られます — 電気化学的作用が強くなり、摩耗作用が少なくなります — ただし、注意してください!電圧が高すぎると、アークが発生する可能性があります。
• 電解液の流れ — 電気化学セルを作成し、粉砕プロセスを完了するのに十分な流れが必要です。ただし、電解液の流れが多すぎると、研削対象の領域を超えて金属が除去される可能性があります。
• 供給速度 — 低電圧と高電圧の場合と同様に、材料の供給速度は電気化学的および研磨作用に影響を与えます。この場合、送り速度が遅いと電気化学作用が大きくなり、研磨力が低下しますが、送り速度が速いと研磨作用が増加します。
• 砥石の種類 — 電気化学研磨ではさまざまな砥石を使用できますが、砥石は導電性でなければなりません。このように、砥石は従来の固定砥粒砥石に似ていますが、導電性を持たせるために多量の銅が注入された独自のプロセスです。

他の方法との比較

2 軸カットオフに時々使用される電気化学切断 (ECC) 方法と同様に、電気化学研磨では、実際に研磨によって除去される材料と電気化学反応の侵食との間で制御および操作する比率があります。

これは、プロセスがホイールのローディングやグレージングなどの問題の影響を受けないことを意味します。さらに、砥石の寿命は 50 倍も長く、従来の砥粒研削方法よりもツルーイングとドレッシングの必要性が少なくなります。

電解研磨プロセスは、従来の表面研磨よりもゆっくりと材料を送り込むという点で、クリープフィード研磨に似ています。ただし、クリープフィードを使用して表面仕上げを向上させることはできますが、その方法は主に 1 回のパスで大量の材料を除去するために設計されました。

従来の機械研磨とは異なり、電気化学研磨では熱や応力がほとんどまたはまったく発生せず、デリケートなコンポーネントが変形したり、研磨中の金属が硬化したり損傷したりする可能性があります。また、この方法は一般に、ワイヤーや型彫り放電加工 (EDM) などの非伝統的なプロセスよりも効率的で費用対効果が高いです。

しかし、上で述べたように、電気化学的研削は主に浸食プロセスであり、加工物を分解します。さらに、除去された材料は導電性溶液に残ります。したがって、適切な化学的性質と導電率を維持するために、液体を頻繁に交換する必要があります。

電解研磨は、16 Ra マイクロインチの表面仕上げを実現できます。ただし、このプロセスにより、研磨研磨の高度に磨かれた仕上げではなく、つや消し仕上げが得られます。これは、従来の研磨のように金属のスミアが発生しないためです。

これは、アプリケーションに応じて、長所または短所になる可能性があります。たとえば、ガラスと金属のシーリングでは、にじみは望ましい特性です。実際、それが重要なポイントです。したがって、この用途には電気化学的粉砕は決して使用されません。

電解研磨プロセスの用途

ワークを移動できる場合は、電気化学研磨を使用してさまざまな平面を実現できます。たとえば、医療機器業界では、このプロセスを使用して次のような製品を作成しています。

• マルチベベル針
• スタイレット
• トロカール
• ランセット

ただし、このプロセスには、各金属の化学的性質と特定の導電率に適したレシピとともに、多くの固定が必要です。これにより、プロセスに時間 (およびコスト) が追加されます。

プロセスが完了するまでの時間は、パーツの直径と壁の厚さ、および最終形状の複雑さやエッジをどの程度丸める必要があるかなどの要因にも依存します。

さらに、鋭利なものを作ろうとする場合、それがコーナーであろうと、半径が最小またはゼロであろうと、または実際のカッティング ブレードであろうと、別のパラドックスがあります。つまり、その化学的および物理的特性のおかげで、電気化学的機械加工プロセスでは、金属の鋭利な点が取り除かれます。

それに引き付けられる電気と、最も細い直径に作用する化学作用の組み合わせにより、金属の最終先端で文字通りあらゆる鋭角が丸められます。

電解研磨プロセスの興味深い回避策は、わずかなバリを作成してから電解研磨でバリを取り除き、可能な限り鋭い点を残すことです。このステップは、鋭角の特徴を取り除かないようにするために、二次プロセスとして実行する必要があります。

複雑さが増す

これで、電気化学的研磨プロセスは、実際には 3 つの要素の組み合わせであることがわかります。それは、表面研磨と化学および固定です。そして、この 3 つは不可避的に絡み合っています。

表面研削の側面だけのために電気化学研削盤を使用する正当な理由はありません。たとえば、電気化学プロセスは基本的にブロックを侵食するため、金属ブロックの表面仕上げと平行度を達成するためにそれを使用することは決してありません.

おそらく、それを行う唯一の理由は、電気化学作用を促進剤として使用して、より多くの物質を除去できるからです.ただし、さまざまな理由から、クリープフィード研削は、同じ効果を達成するためのはるかに経済的な方法です.

実際、電気化学的研磨の欠点の 1 つは、その非常に複雑なことです。すべての要件をまとめるのは非常に複雑になります:

• 複雑な表面研削と可動治具の機械的作用
• 完璧な化学反応と適切な電流、電圧、アンペアのレシピ — 金属ごとに異なるレシピ
• 機械自体のプロセス固有の浸食

さらに、プロセスは高度に自動化されていないため、効率が高くありません。たとえば、通常は複数のオペレーターが必要ですが、最近ではロボットがカートリッジのロードとアンロードを行って、プロセスを進行させ続ける必要があります。

ただし、電気化学研磨の利点の 1 つは、平面研磨ベッド上で移動する自動固定具を使用して部品を操作できる場合、いくつかの興味深いことができることです。

そしてその結果は、電気化学的粉砕に真にユニークなものです。

あなたのベストチョイスは?

電解研磨プロセスは高度に専門化された方法であり、機械加工において非常に小さなニッチを占めています。実際、このプロセスを実践している企業は非常に少なく、用途も限られています。

ただし、製造パートナーは、精密研削用途に最適な方法 (電気化学またはその他のプロセス) を決定するために協力することができます。