電気化学研磨（ECG）は1930年代に開発され、1950年代に米国で流行し、硬質合金の切削工具の研削に用いられた。当時，炭化物を研磨する唯一の方法は高価な天然ダイヤモンド砥石を使用することであった。ECGは切削が困難な材料（例えば、炭化物）を研削でき、切削工具を製造する際にこの方法が流行するようになりました。しかし、使い捨て工具のブレードと成形した近浄工具の形状が発達するにつれて、ECGの普及率は低下した。今は挑戦的な材料と薄い壁の割れやすいワークの応用でよく知られています。オイルパイプの切断、医療設備と飛行機のエンジン部品を含みます。
しかし、ECG設備サプライヤーのTridex（Glebar社）の業務発展副社長のトムTravia氏によると、技術の発展に伴い、この技術の潜在的な応用が再び増加しているという。今のECGは挑戦的な合金を加工するためにますます有効な選択を提供しています。医療などの業界のOEMはこれらの材料の中で精密部品を加工する有効な方法と見なしています。
電気化学研磨とは何ですか？
ECGは電気化学加工と研削を結合した混合プロセスである。
電気化学研磨（ECG）では，ワークは陽極となり，砥石は陰極となり，電気化学的および機械的にワーク中の材料を除去する。
電気化学加工は，ワークが陽極となり，切削工具（ECGでは砥石）が陰極となる電解動作である。アノードとカソードの間を直流が流れると、電気めっきに似た反応が生じますが、陽極から材料を取り出して陰極に堆積するのではなく、陽極から材料を除去し、電解液で洗い流します。ECGは砥石を用いて金属を機械的に切断し，同時に電気化学溶解材料を電気化学的に加工し，さらに電気化学的に加工した。Traviaは「理論的には、研削時に材料の硬度を下げて部分的に分解し、砥石の切削力を低くすることができる」と説明しています。
いくつかの態様では、ECGは通常の研磨と類似している。例えば、プログラミングと設定の作業方法はほぼ同じです。ワークのクランプも非常に似ています。唯一の違いはECGの治具は耐腐食材で作られ、ワークとの電気的接触が可能です。Traviaさんは「伝統的な研削とは少し違っていますが、研削経験があれば、すぐに違いを発見します。」彼はTridexクライアントにとって、最初のECGマシンを追加する時に研削経験が全くないということを付け加えました。
このプロセスは直流電源を含む特殊な設備が必要です。導電性砥石も必要です。標準のECG砥石は研磨材（例えばCBN，ダイヤモンド，アルミナまたは炭化ケイ素），銅と樹脂の接着剤からなる。接着剤と砂利のサイズは応用によって変化する。Tridexに使用される砥石のサイズは0.004～4.0インチの幅です。これらの標準的な砥石はほとんどの応用に適しているが，工作物材料（例えば銅やチタン）はこれらの材料のための砥石車を必要とする。
電解液はECG過程の重要な構成部分である。それはクーラントのように砥石とワークに吹きかけます。しかし、Traviaによると、機能は大きく違っています。ECGは一定の冷却性能を持っているが，熱量が多すぎることはないので，目的は他のマシンの加工動作のように，できるだけ多くの流体を注入することではない。彼は「電解液は過程の一部であり、これは電解液の流量を変えると切断の仕方に影響することを意味する」と説明しました。したがって，このプロセスは，切り欠きにバリがなく，公差の範囲内であることを保証するために，特定の電解液流量を維持する必要がある。彼は「中にはバルブを開けるだけではないことがある」と付け加えた。「流量は心電図の重要な変数です。電解液自体は本質的に各種の塩水です。硝酸ナトリウムは通常このような流体に溶解しています。腐食性が強くないので、作業員はその程度が十分に温和で、コスト効果があります。他の金属加工液のように、電解液は金属に汚染されますので、濾過し、最後に交換して適切に処理する必要があります。彼は言います。「通常、私たちのマシンに遠心機があります。できるだけ多くの細かい粒子を濾過できます。」これは一般的に電解液の寿命を延長します。場合によっては倍になります。そのため、フィルタリングを行い、最終的に交換と正確な処理を行う必要があります。彼は言います。「通常、私たちのマシンに遠心機があります。できるだけ多くの細かい粒子を濾過できます。」これは一般的に電解液の寿命を延長します。場合によっては倍になります。そのため、フィルタリングを行い、最終的に交換と正確な処理を行う必要があります。彼は言います。「通常、私たちのマシンに遠心機があります。できるだけ多くの細かい粒子を濾過できます。」これは一般的に電解液の寿命を延長します。場合によっては倍になります。
電気化学研磨は導電材料から作られたワークでのみ実行できる。この中には工具鋼、ステンレス鋼、ほとんどのクロムニッケル合金と高温合金が含まれています。この材料は電気伝導に加えて電気化学反応性を持つ必要がある。例えば，白金は伝導性を持っているが，ECGの電気化学反応はまだ不十分である。
電気機械研磨のメリット
ECGの最大の利点の一つは，電気化学プロセスが硬さを考慮せずにワーク材料を酸化し，切断に必要な力を低減できることである。これはECGプロセスが従来の研削プロセスよりも長い砥石寿命を持つことを意味する。Traviaによると、従来の研削応用のG比（除去された金属量と消費された砥石の比率）は通常1以下であり、ECG適用のG比は20以上である。
ECGはまた、加工しにくい材料を簡単に切断する能力を持っています。これはこれらの材料（クロム，コバルト，ニッケルを含む）が高反応性を持ち，電気化学の過程で容易に溶解するからである。これらの材料の比率が高い合金は、例えばニッケル合金、ハストロイ合金、ガスパル合金などで、ECGを通じて自由に切削できますが、従来の加工では課題に直面しています。Travia氏は「例えば、硬質合金をInconelに持ち込んだ場合、ゆっくりと切削しなければならず、刃の寿命があまり良くなく、加工硬化が行われる」と話しています。加工は簡単ではないが、電気化学研磨に使われています。ECGはアルミニウムと銅を含むより一般的な材料を加工することもできますが、これは常に最もコスト効果のある解決策ではありません。彼は指摘しています。
より高い熱量で動作するプロセス（例えばEDMとレーザ切断）とは対照的に，ECGはより低い熱量で材料を切断できる。これらの過程で，材料の急速な加熱と冷却は冶金学的変化をもたらし，材料を硬くし，第二工程（例えば穴あけとタップ）を困難にする可能性がある。また，破裂しやすい熱影響領域または再鋳層を残す傾向がある。これはパイプを切る中のよくある問題で、特に飛行機のエンジンにとって。これらのチューブは通常エンドに開いていますので、付属品を追加することができます。再鋳層があると破裂して生産過程が終わると高価な部品を廃棄する可能性があります。再鋳造層を削除することができますが、このようにするとプロセスのステップが増加します。
ECGのもう一つの利点は，砥石車の修理が不要であることである。電気化学の過程はワークの材料を軟化し、電解液はその一部を洗い落とすので、材料は従来の研削過程のように砥石に堆積することはない。したがって、あなたの車輪は最初はより多くのお金を使うかもしれませんが、より長い時間が続くかもしれません。これはまた、ECGの速度が従来の研削プロセスよりも速いことを意味し、特にそれらは連続的に整備されるプロセス、例えばクリープ送り研削が必要である。砥石の使用寿命は長いが、それらは永遠に使用し続けることはない。それらは小さくなり、成形砥石は最終的に形を失い、再び研削する必要がある。
ECGは多くの補助プロセスを除去することもできる。それはバリを残さず，EDMとレーザでもバリを除去できるが，ECGはわずかなエッジ破壊と良好な表面あらさを提供できる。
電気化学研磨の用途
ECGは高温合金を簡単に切断できるので、航空宇宙産業でよく使われています。医療業界では、ECGの使用も増えており、皮下注射用のピンセットやこのようなシャッターシェーバーなどの部品を生産しています。
アプリケーション。Traviaによると、ECGがどのアプリケーションに適しているかを確認する時、最初に聞きたいのは「砥石車は必要な形状を作成できますか？」できれば、ECGを研究する価値があります。このプロセスは従来の成形研磨を含む多くの従来の研磨応用に代わることができる。彼は言った：\u 0026 quot;ほとんどの場合、ECGは従来の研磨よりも速く、より多くの金属を除去し、より長い砥石の寿命を持つことができます。
ECGはすべてのマシンの加工と研削操作を置き換えることができません。材料の大量除去が必要な応用（多くのフライス削り，旋削，表面研磨プロセスを含む）には何の意味もない。Traviaは，「切欠きのサイズを増やすと，電源に必要な電流量が増加する」と説明した。我々は通常1000アンペア以上の電源を作らないが、1000アンペアは大幅に削減されている。
電気化学研磨の最も一般的な二つの端末市場は医療と航空宇宙です。この二つの分野の部品の幾何学形状は大きく異なるかもしれないが、それらは多くの一般的な材料、特に高温合金を使用しており、従来の加工方法に比べてECGは容易に切断できる。これらの領域はまた薄い壁を持つ傾向があります。壊れやすい部品、例えば針と蜂の巣の形です。これはECGの加工が得意なところです。
ECGの最大の成長領域の一つは皮下注射針、手術針、管針、活検針を含む医療分野に使われています。従来のニードルグラインダーが残したバリは、砂や電気研磨によって除去しなければなりません。しかし，これらの過程は針の先を鈍らせる。トラビアさんは「鈍針で注射するのはあまり楽しくないです。」ECGは、大きなバリを発生することなく、鋭い先端を作成するために、大きなピンを効果的に研磨し、端でパラメータ調整を行うために使用することができる。
電気化学研磨のもう一つの成長領域はパイプオフである。標準治具を使用して、TridexのECGマシンで直径0.010～3インチのパイプと電線を切断できます。これらの管の応用範囲は皮下注射針から飛行機エンジンの比較的小さい管までです。
電気化学研磨技術の進歩
他の機械加工のように、近年は電気化学研磨技術も発展しています。私たちはプロセス中のすべての変数を最大限にコントロールしたいです。全体として，制御システムは他の加工プロセスのようにより正確で再現性があるように改良されている。
近年、電解質の管理も改善されました。我々はよりよく流量を制御することができます。「電解質の各種パラメータをモニタできます。電解液の変化により，より良い制御が得られ，切断パラメータを調整することができた。例えば，溶液の使用によって，金属を吸収し，伝導性をより良くするようになり，切断効果に影響を及ぼす可能性がある。センサは溶液中に溶解した塩量とその導電性，および流量，温度，pH値を測定できる。Tridexマシンはまた、解決策をいつ変更するかを決定するための方法を使用しています。これは、ユーザが以前に多くの技術的基礎がない場合に決定したものです。
TridexはGlebarに買収され、会社に自動化を模索させた。Glebarはずっと自動的にそのリードと無意識研削盤の自動化を行っていますが、Tridexはこの経験を自分の製品に応用しています。Traviaさんは「今は会社です。各種の自動化アプリケーションを探し始めました。」同社は現在、パレットシャトルを備えた電気化学研磨機を提供しており、ユーザーが機械を動かす時に部品を取り外すことができるようにしている。このように負荷時間を減らすことができます。ゼロにすることもあります。彼の話によると、「生産性を著しく向上させることができるので、これはとても良い承認を得ました。」一例では、従来のECGを使用して、30個の部品を時間当たりに獲得できるお客様は、他の変更を必要とすることなく、パレットシャトルのスループットを1時間当たり100個の部品に高めることができる。ユーザはロボットを増やすことによってマシンを積載し、アンロードすることができ、パレットのシャトルシステムをより一層進めることができます。Tridexは、マシンメンテナンスロボットを含む自動化システムも開発しました。
