適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，包括機床工作臺、機床主軸和和設(shè)在機床側(cè)面的精密過濾油霧潤滑裝置，機床主軸垂直設(shè)在機床工作臺上方，機床工作臺上設(shè)有具有可變頻調(diào)速的砂輪整形裝置、砂輪ELID粗修銳裝置和工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置，機床主軸上設(shè)有超聲振動刀具裝置，機床主軸外設(shè)有可與機床主軸同步上下移動的固定架，固定架中部外側(cè)設(shè)有ELID在線修銳裝置，固定架下部外側(cè)設(shè)有上感應(yīng)盤和下感應(yīng)盤。本發(fā)明在實現(xiàn)超聲振動磨削的同時，進行砂輪在線修整，形成一種多工藝復(fù)合的高效鏡面加工技術(shù)，為硬脆材料超光滑表面高效加工在國防、航空航天等高【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用提供技術(shù)支撐，具有重要的理論價值和實用價值。
【專利說明】適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硬脆材料高效鏡面磨削加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]硬脆材料鏡面高效加工技術(shù)作為超精密加工技術(shù)的一個重要分支，對發(fā)展航空航天、國防軍工、信息、微電子與光電子等尖端科學(xué)技術(shù)具有重要意義。
[0003]近幾十年來在國際上最為引人注目的鏡面加工技術(shù)就是在線電解修整(electrolytic in-process dressing, ELID)鏡面磨削技術(shù)。ELID磨削是在磨削過程中,利用非線性電解修整作用和金屬結(jié)合劑超硬磨料砂輪表層氧化物絕緣層對電解抑制作用的動態(tài)平衡，對砂輪進行連續(xù)修銳修整，使砂輪磨粒獲得恒定的突出量，從而實現(xiàn)穩(wěn)定、可控、最佳的磨削過程。ELID磨削技術(shù)以其精度高、表面質(zhì)量好、加工裝置簡單及加工適應(yīng)性廣等特點，在電子、機械、光學(xué)、儀表、汽車等超精密加工領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。據(jù)相關(guān)報道ELID磨削表面粗糙度可達幾個埃，一定程度上可替代研磨和拋光。然而，在ELID磨削過程中，為了獲得高精度低表面粗糙度的表面常采用粒度極其微細的磨粒，這樣又常常造成砂輪堵塞、加工效率低、成本較高等，因此如何減少砂輪堵塞、獲得更高的加工效率、降低加工成本等一直是該領(lǐng)域研究的主要問題，也成為ELID磨削技術(shù)進一步提高的瓶頸。
[0004]大量文獻表明，在硬脆材料的加工中引入超聲波振動，不僅能夠大幅度提高磨削效率，而且能有效地改善陶瓷磨削表面質(zhì)量。超聲磨削時由于砂輪和工件表面間有微小的間隙，磨削液容易進入，切屑容易排出，可有效防止砂輪堵塞，提高加工效率，降低加工成本。在本 申請人:以前提出的超聲ELID復(fù)合磨削方面的專利文件中，只適合于磨削砂輪的離線修整，不能真正實現(xiàn)砂輪的在線修整磨削，為了適應(yīng)硬脆材料小孔的內(nèi)圓磨削，超聲ELID復(fù)合磨削相關(guān)技術(shù)亟需得到改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)超聲振動與ELID磨削技術(shù)的復(fù)合，同時又能對砂輪的ELID在線修整，形成一種多工藝復(fù)合的高效鏡面加工技術(shù)，該裝置安裝在立式數(shù)控加工中心上，利用工作臺的移動和工件的旋轉(zhuǎn)功能，實現(xiàn)磨削加工技術(shù)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，包括機床工作臺1、機床主軸8和設(shè)在機床側(cè)面的精密過濾油霧潤滑裝置56，機床主軸8垂直設(shè)在機床工作臺I上方，機床工作臺I上設(shè)有具有可變頻調(diào)速的砂輪整形裝置2、砂輪ELID粗修銳裝置3和工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置11，機床主軸8上設(shè)有超聲振動刀具裝置9，機床主軸8外設(shè)有可與機床主軸8同步上下移動的固定架7，固定架7中部外側(cè)設(shè)有ELID在線修銳裝置6，固定架7下部外側(cè)設(shè)有上感應(yīng)盤5和下感應(yīng)盤4。
[0007]所述ELID在線修銳裝置6包括陽極碳刷38、支撐架39、緊固圈40、緊箍環(huán)41和陰極電極42,緊固圈40通過緊箍環(huán)41固定設(shè)在固定架7上,緊箍圈40內(nèi)圈設(shè)有一層與超聲振動刀具裝置9絕緣的絕緣膠層，超聲振動刀具裝置9包括連接體44、換能器45、變幅桿43和設(shè)在變幅桿43下端的砂輪10，支撐架39設(shè)在緊固圈40外圈兩側(cè)，下感應(yīng)盤4內(nèi)部左側(cè)設(shè)有陽極導(dǎo)線53，支撐架39下端一側(cè)安裝有與陽極導(dǎo)線53連接的陽極碳刷38，陽極碳刷38與變幅桿43接觸，下感應(yīng)盤4內(nèi)部右側(cè)設(shè)有陰極導(dǎo)線54，支撐架39下端另一側(cè)安裝有陰極電極42，陰極電極42與砂輪10接觸，陰極電極42橫截面為圓心角度為60°的圓弧結(jié)構(gòu)，陰極電極42高度與砂輪10高度相同，陰極電極42右側(cè)弧面與砂輪10左側(cè)表面之間的間隙為1.0?1.5mm,陽極導(dǎo)線53和ELID電源正極連接，陰極導(dǎo)線54和ELID電源負極連接；
機床主軸8的下端部同軸連接有刀柄50，刀柄50的上部呈上小下大的圓錐形結(jié)構(gòu)，連接體44上端設(shè)有限位孔，刀柄50下端插設(shè)在連接體44內(nèi)的限位孔內(nèi)，刀柄50的中心由上而下設(shè)有一條通孔49，通孔49的上部用于與機床主軸8連接，通孔49由下端向上穿設(shè)有與通孔49螺紋連接的連接螺栓47，連接螺栓47的頭部通過墊片48與連接體44頂壓配合，刀柄50的側(cè)面下部設(shè)有環(huán)形套52，環(huán)形套52徑向設(shè)有用于連接刀柄50和連接體44的緊固螺釘51，下感應(yīng)盤4通過固定螺釘46套設(shè)在連接體44外部，上感應(yīng)盤5和下感應(yīng)盤4均水平設(shè)置且上感應(yīng)盤5和下感應(yīng)盤4的間距為lmm-2mm，換能器45和變幅桿43設(shè)在連接體44內(nèi)，換能器45的下端與變幅桿43連接，變幅桿43下端伸出連接體44，連接體44下端通過連接螺釘55和變幅桿43上的法蘭盤連接。
[0008]所述砂輪整形裝置2包括底座12、安裝架13、第一同步齒形帶14、防水電機15、沉頭螺釘16、彈簧17、整形導(dǎo)線18、整形碳刷19、帶孔螺栓20、動力輸出軸21和修整輪22，底座12設(shè)在機床工作臺I上，安裝架13設(shè)在底座12上，防水電機15設(shè)在安裝架13上，修整輪22同軸向安裝在動力輸出軸21上，防水電機15的動力輸出端通過第一同步齒形帶14與動力輸出軸21下端連接傳動，動力輸出軸21外設(shè)有設(shè)在安裝架13上的固定殼26，脈沖電源通過變頻調(diào)速箱與防水電機15連接，帶孔螺栓20徑向穿設(shè)在固定殼26內(nèi)并與固定殼26螺紋連接，帶孔螺栓20中心軸向設(shè)有通孔，整形碳刷19設(shè)在通孔內(nèi)并與動力輸出軸21接觸，沉頭螺釘16插設(shè)在帶孔螺栓20的通孔內(nèi)并與帶孔螺栓20螺紋連接，沉頭螺釘16與整形碳刷19之間設(shè)有彈簧17，整形碳刷19通過整形導(dǎo)線18和ELID電源的正極連接，修整輪22的正電通過碳刷19和動力輸出軸21獲得，砂輪電火花修整時修整輪22與砂輪10接觸，獲得砂輪10上的陰極電極42的負電。
[0009]所述砂輪ELID粗修銳裝置3包括修銳體37和陽極銅環(huán)23，修銳體37為半圓形，陽極銅環(huán)23與ELID電源正極連接，陽極銅環(huán)23固定設(shè)在機床工作臺I上，修銳體37設(shè)在陽極銅環(huán)23上端，當(dāng)整形過的新砂輪需要進行粗修銳時，通過移動機床工作臺I移到砂輪10處，修銳體37對砂輪10進行修銳。
[0010]所述工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置12包括第二同步齒形帶24、變頻電機25、支撐板27、托盤28、工件29、夾具體30、箱體31、油孔32、油管33、傳動軸34、支座36，變頻電機25和支撐板設(shè)在支座36上，傳動軸34轉(zhuǎn)動連接在箱體31內(nèi)，傳動軸34兩端伸出箱體31，變頻電機25的動力輸出端通過第二同步齒形帶24與傳動軸34下端連接傳動，托盤28套設(shè)在傳動軸34上并固定在支撐板27上，夾具體30設(shè)在傳動軸34上端，托盤28位于夾具體30下方和箱體31上方之間，托盤28上開設(shè)有用于磨削液流出的孔，工件29夾持在夾具體30上，油孔32開設(shè)在箱體31側(cè)部，油管33與油孔32外端連接，傳動軸34與箱體31之間通過軸承35轉(zhuǎn)動連接，油管33另一端與精密過濾油霧潤滑裝置56出口連接，當(dāng)加工零件時把精密過濾油霧潤滑裝置56和機床油箱接通，讓機床用工業(yè)油經(jīng)過油霧潤滑裝置裝置56形成油霧進入油管33，進而進入箱體31內(nèi)，在傳動軸34旋轉(zhuǎn)時，油霧形成螺旋型油霧，對軸承35進行潤滑冷卻。
[0011]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明包括具有絕緣性的變頻調(diào)速功能的電火花式砂輪整形裝置、砂輪ELID粗修銳裝置、超聲振動刀具裝置、磨削過程中ELID在線修銳裝置和工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置。砂輪整形裝置、砂輪ELID粗修銳裝置、工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置分別安裝在加工中心機床工作臺上，ELID在線修銳裝置通過緊固圈固定在固定架上，與砂輪保持相對靜止，超聲振動刀具裝置設(shè)置在機床主軸下端。超聲振動刀具裝置與機床主軸一起轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)超聲振動磨削，工件夾緊及旋轉(zhuǎn)裝置可隨機床工作臺左右移動。整個實驗系統(tǒng)安裝數(shù)控加工中心機床上，利用機床主軸旋轉(zhuǎn)和工件的旋轉(zhuǎn)、移動實現(xiàn)磨削功能。當(dāng)超聲振動刀具裝置中的砂輪需要整形或粗修銳時，通過工作臺把相應(yīng)的裝置移動到超聲振動刀具裝置處；當(dāng)該實驗系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，ELID在線修銳裝置與ELID電源接通即實現(xiàn)對砂輪進行在線修銳。
[0012]砂輪和變幅桿可根據(jù)不同使用場合可采用冷裝和熱裝技術(shù)。外接的超聲波發(fā)生器通過陽極導(dǎo)線和陰極導(dǎo)線為換能器提供動力，并通過變幅桿的放大，實現(xiàn)超聲振動磨削，這樣可有效防止磨削過程中砂輪發(fā)生堵塞現(xiàn)象。
[0013]在進行砂輪在線修銳時，ELID電源的陽極通過陽極碳刷、變幅桿與砂輪連接，陰極電極與ELID電源陰極連接，磨削液從噴嘴噴出，通過具有電解作用進入陰極電極與砂輪表面之間的間隙后，在電流的作用下，砂輪的金屬基體作為陽極被電解，使砂輪中的磨粒露出表面，形成一定的磨粒出刃高度和容屑空間，同時隨著電解過程的進行，在砂輪表面逐漸形成一層鈍化膜，阻止電解過程的繼續(xù)進行，使砂輪不會過快損耗。當(dāng)砂輪表面的磨粒磨損后，鈍化膜將會被工件材料刮擦去除，電解繼續(xù)進行，可對砂輪表面進一步修銳。砂輪的在線修銳能夠避免砂輪的過快消耗，又能夠自動保持砂輪表面的磨削能力。
[0014]砂輪整形裝置的變頻調(diào)速箱中安裝有變頻器，變頻器和ELID脈沖電源連接，可以使脈沖電源的電信號輸出頻率在O—50Hz變化，進而使修整輪的速度在0-2800rpm(額定轉(zhuǎn)速)無級變化。利用砂輪整形裝置可以研究修整輪轉(zhuǎn)速對整形效果的影響規(guī)律。當(dāng)更換新砂輪或砂輪磨損嚴重時，通過機床工作臺移動，把砂輪整形裝置移到砂輪處進行整形作業(yè)。
[0015]為了高效地獲得鏡面表面，基于超聲振動磨削和ELID磨削研究與實踐，本申請將超聲振動與ELID磨削技術(shù)相復(fù)合，形成一種多工藝復(fù)合的高效鏡面加工技術(shù)，本發(fā)明通過在加工中心機床工作臺上分別設(shè)置砂輪整形裝置、砂輪ELID粗修銳裝置、工件夾緊及旋轉(zhuǎn)裝置、機床主軸上設(shè)置有與砂輪保持相對靜止的ELID在線修銳裝置、超聲振動刀具裝置。從而在實現(xiàn)超聲振動磨削的同時，進行砂輪在線修整，形成一種多工藝復(fù)合的高效鏡面加工技術(shù)，為硬脆材料超光滑表面高效加工在國防、航空航天等高【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用提供技術(shù)支撐，具有重要的理論價值和實用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中砂輪整形裝置右視圖；
圖3是圖1中砂輪ELID粗修銳裝置的右視圖；
圖4是圖1中工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖1中ELID在線修銳裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是圖1中超聲振動刀具裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]如圖1?圖6所示，本發(fā)明的適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，包括機床工作臺I和機床主軸8，機床主軸8垂直設(shè)在機床工作臺I上方，機床工作臺I上設(shè)有具有可變頻調(diào)速的砂輪整形裝置2、砂輪ELID粗修銳裝置3和工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置11，機床主軸8上設(shè)有超聲振動刀具裝置9，機床主軸8外設(shè)有可與機床主軸8同步上下移動的固定架7，固定架7中部外側(cè)設(shè)有ELID在線修銳裝置6，固定架7下部外側(cè)設(shè)有上感應(yīng)盤5和下感應(yīng)盤4。
[0018]ELID在線修銳裝置6包括陽極碳刷38、支撐架39、緊固圈40、緊箍環(huán)41和陰極電極42，緊固圈40通過緊箍環(huán)41固定設(shè)在固定架7上，緊箍圈40內(nèi)圈設(shè)有一層與超聲振動刀具裝置9絕緣的絕緣膠層，超聲振動刀具裝置9包括連接體44、換能器45、變幅桿43和設(shè)在變幅桿43下端的砂輪10，支撐架39設(shè)在緊固圈40外圈兩側(cè)，下感應(yīng)盤4內(nèi)部左側(cè)設(shè)有陽極導(dǎo)線53，支撐架39下端一側(cè)安裝有與陽極導(dǎo)線53連接的陽極碳刷38，陽極碳刷38與變幅桿43接觸，下感應(yīng)盤4內(nèi)部右側(cè)設(shè)有陰極導(dǎo)線54，支撐架39下端另一側(cè)安裝有陰極電極42，陰極電極42與砂輪10接觸，陰極電極42橫截面為圓心角度為60°的圓弧結(jié)構(gòu)，陰極電極42高度與砂輪10高度相同，陰極電極42右側(cè)弧面與砂輪10左側(cè)表面之間的間隙為1.0?1.5mm,陽極導(dǎo)線53和ELID電源正極連接，陰極導(dǎo)線54和ELID電源負極連接。
[0019]機床主軸8的下端部同軸連接有刀柄50，刀柄50的上部呈上小下大的圓錐形結(jié)構(gòu)，連接體44上端設(shè)有限位孔，刀柄50下端插設(shè)在連接體44內(nèi)的限位孔內(nèi)，刀柄50的中心由上而下設(shè)有一條通孔49，通孔49的上部用于與機床主軸8連接，通孔49由下端向上穿設(shè)有與通孔49螺紋連接的連接螺栓47，連接螺栓47的頭部通過墊片48與連接體44頂壓配合，刀柄50的側(cè)面下部設(shè)有環(huán)形套52，環(huán)形套52徑向設(shè)有用于連接刀柄50和連接體44的緊固螺釘51，下感應(yīng)盤4通過固定螺釘46套設(shè)在連接體44外部，上感應(yīng)盤5和下感應(yīng)盤4均水平設(shè)置且上感應(yīng)盤5和下感應(yīng)盤4的間距為lmm-2mm，換能器45和變幅桿43設(shè)在連接體44內(nèi)，換能器45的下端與變幅桿43連接，變幅桿43下端伸出連接體44。連接體44下端通過連接螺釘55和變幅桿43上的法蘭盤連接，變幅桿43的法蘭盤用于限定變幅桿43位置。
[0020]砂輪整形裝置2包括底座12、安裝架13、第一同步齒形帶14、防水電機15、沉頭螺釘16、彈簧17、整形導(dǎo)線18、整形碳刷19、帶孔螺栓20、動力輸出軸21和修整輪22，底座12設(shè)在機床工作臺I上，安裝架13設(shè)在底座12上，防水電機15設(shè)在安裝架13上，修整輪22同軸向安裝在動力輸出軸21上，防水電機15的動力輸出端通過第一同步齒形帶14與動力輸出軸21下端連接傳動，動力輸出軸21外設(shè)有設(shè)在安裝架13上的固定殼26，脈沖電源通過變頻調(diào)速箱與防水電機15連接，帶孔螺栓20徑向穿設(shè)在固定殼26內(nèi)并與固定殼26螺紋連接，帶孔螺栓20中心軸向設(shè)有通孔，整形碳刷19設(shè)在通孔內(nèi)并與動力輸出軸21接觸，沉頭螺釘16插設(shè)在帶孔螺栓20的通孔內(nèi)并與帶孔螺栓20螺紋連接，沉頭螺釘16與整形碳刷19之間設(shè)有彈簧17，沉頭螺釘16通過彈簧17可以調(diào)整整形碳刷19和動力輸出軸21的間隙，整形碳刷19通過整形導(dǎo)線18和ELID電源的正極連接，修整輪22的正電通過碳刷19和動力輸出軸21獲得，砂輪電火花修整時修整輪22與砂輪10接觸，獲得砂輪10上的陰極電極42的負電。
[0021]砂輪ELID粗修銳裝置3包括修銳體37和陽極銅環(huán)23，修銳體37為半圓形，陽極銅環(huán)23與ELID電源正極連接，陽極銅環(huán)23固定設(shè)在機床工作臺I上，修銳體37設(shè)在陽極銅環(huán)23上端，當(dāng)整形過的新砂輪需要進行粗修銳時，通過移動機床工作臺I移到砂輪10處，修銳體37對砂輪10進行修銳。
[0022]工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置12包括第二同步齒形帶24、變頻電機25、支撐板27、托盤28、工件29、夾具體30、箱體31、油孔32、油管33、傳動軸34、支座36，變頻電機25和支撐板設(shè)在支座36上，傳動軸34轉(zhuǎn)動連接在箱體31內(nèi)，傳動軸34兩端伸出箱體31，變頻電機25的動力輸出端通過第二同步齒形帶24與傳動軸34下端連接傳動，托盤28套設(shè)在傳動軸34上并固定在支撐板27上，夾具體30設(shè)在傳動軸34上端，托盤28位于夾具體30下方和箱體31上方之間，托盤28上開設(shè)有用于磨削液流出的孔，工件29夾持在夾具體30上，油孔32開設(shè)在箱體31側(cè)部，油管33與油孔32外端連接，傳動軸34與箱體31之間通過軸承35轉(zhuǎn)動連接，油管33另一端與精密過濾油霧潤滑裝置56出口連接，當(dāng)加工零件時把精密過濾油霧潤滑裝置56和機床油箱接通，讓機床用工業(yè)油經(jīng)過油霧潤滑裝置裝置56形成油霧進入油管33，進而進入箱體31內(nèi)，在傳動軸34旋轉(zhuǎn)時，油霧形成螺旋型油霧，對軸承35進行潤滑冷卻。油孔32通過油管33連接機床的高壓氣體和潤滑油，在工件旋轉(zhuǎn)過程中可以在箱體31內(nèi)形成渦流油霧，對箱體31內(nèi)的軸承35進行潤滑，并起到冷卻作用。
[0023]本發(fā)明包括具有絕緣性的變頻調(diào)速功能的電火花式砂輪整形裝置2、砂輪ELID粗修銳裝置3、超聲振動刀具裝置9、磨削過程中ELID在線修銳裝置6和工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置
11。砂輪整形裝置2、砂輪ELID粗修銳裝置3、工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置11分別安裝在加工中心機床工作臺I上，ELID在線修銳裝置6通過緊固圈40固定在固定架7上，與砂輪10保持相對靜止，超聲振動刀具裝置9設(shè)置在機床主軸下端。超聲振動刀具裝置9與機床主軸一起轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)超聲振動磨削，工件夾緊及旋轉(zhuǎn)裝置可隨機床工作臺I左右移動。整個實驗系統(tǒng)安裝數(shù)控加工中心機床上，利用機床主軸8旋轉(zhuǎn)和工件29的旋轉(zhuǎn)、移動實現(xiàn)磨削功能。當(dāng)超聲振動刀具裝置9中的砂輪10需要整形或粗修銳時，通過工作臺把相應(yīng)的裝置移動到超聲振動刀具裝置9處；當(dāng)該實驗系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，ELID在線修銳裝置6與ELID電源接通即實現(xiàn)對砂輪10進行在線修銳。
[0024]砂輪10和變幅桿可根據(jù)不同使用場合可采用冷裝和熱裝技術(shù)。外接的超聲波發(fā)生器通過陽極導(dǎo)線53和陰極導(dǎo)線54為換能器45提供動力，并通過變幅桿43的放大，實現(xiàn)超聲振動磨削，這樣可有效防止磨削過程中砂輪10發(fā)生堵塞現(xiàn)象。
[0025]在進行砂輪10在線修銳時，ELID電源的陽極通過陽極碳刷38、變幅桿43與砂輪10連接，陰極電極42與ELID電源陰極連接，磨削液從噴嘴噴出，通過具有電解作用進入陰極電極42與砂輪10表面之間的間隙后，在電流的作用下，砂輪10的金屬基體作為陽極被電解，使砂輪10中的磨粒露出表面，形成一定的磨粒出刃高度和容屑空間，同時隨著電解過程的進行，在砂輪10表面逐漸形成一層鈍化膜，阻止電解過程的繼續(xù)進行，使砂輪10不會過快損耗。當(dāng)砂輪10表面的磨粒磨損后，鈍化膜將會被工件29材料刮擦去除，電解繼續(xù)進行，可對砂輪10表面進一步修銳。砂輪10的在線修銳能夠避免砂輪10的過快消耗，又能夠自動保持砂輪10表面的磨削能力。
[0026]砂輪整形裝置2的變頻調(diào)速箱中安裝有變頻器，變頻器和ELID脈沖電源連接，可以使脈沖電源的電信號輸出頻率在O—50Hz變化，進而使修整輪的速度在0-2800rpm (額定轉(zhuǎn)速)無級變化。利用砂輪整形裝置2可以研究修整輪轉(zhuǎn)速對整形效果的影響規(guī)律。當(dāng)更換新砂輪10或砂輪10磨損嚴重時，通過機床工作臺I移動，把砂輪整形裝置2移到砂輪處進行整形作業(yè)。
[0027]上述實施例并非對本發(fā)明的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，包括機床工作臺(I)、機床主軸(8)和設(shè)在機床側(cè)面的精密過濾油霧潤滑裝置(56)，機床主軸(8)垂直設(shè)在機床工作臺(I)上方，其特征在于:機床工作臺(I)上設(shè)有具有可變頻調(diào)速的砂輪整形裝置(2)、砂輪ELID粗修銳裝置(3)和工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置(11)，機床主軸(8)上設(shè)有超聲振動刀具裝置(9)，機床主軸(8)外設(shè)有可與機床主軸(8)同步上下移動的固定架(7)，固定架(7)中部外側(cè)設(shè)有ELID在線修銳裝置￠)，固定架(7)下部外側(cè)設(shè)有上感應(yīng)盤(5)和下感應(yīng)盤(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述ELID在線修銳裝置(6)包括陽極碳刷(38)、支撐架(39)、緊固圈(40)、緊箍環(huán)(41)和陰極電極(42)，緊固圈(40)通過緊箍環(huán)(41)固定設(shè)在固定架(7)上，緊箍圈(40)內(nèi)圈設(shè)有一層與超聲振動刀具裝置(9)絕緣的絕緣膠層，超聲振動刀具裝置(9)包括連接體(44)、換能器(45)、變幅桿(43)和設(shè)在變幅桿(43)下端的砂輪(10)，支撐架(39)設(shè)在緊固圈(40)外圈兩側(cè)，下感應(yīng)盤(4)內(nèi)部左側(cè)設(shè)有陽極導(dǎo)線(53)，支撐架(39)下端一側(cè)安裝有與陽極導(dǎo)線(53)連接的陽極碳刷(38)，陽極碳刷(38)與變幅桿(43)接觸，下感應(yīng)盤(4)內(nèi)部右側(cè)設(shè)有陰極導(dǎo)線(54)，支撐架(39)下端另一側(cè)安裝有陰極電極(42)，陰極電極(42)與砂輪(10)接觸，陰極電極(42)橫截面為圓心角度為60°的圓弧結(jié)構(gòu)，陰極電極(42)高度與砂輪(10)高度相同，陰極電極(42)右側(cè)弧面與砂輪(10)左側(cè)表面之間的間隙為1.0?1.5mm，陽極導(dǎo)線(53)和ELID電源正極連接，陰極導(dǎo)線(54)和ELID電源負極連接； 機床主軸(8)的下端部同軸連接有刀柄(50)，刀柄(50)的上部呈上小下大的圓錐形結(jié)構(gòu)，連接體(44)上端設(shè)有限位孔，刀柄(50)下端插設(shè)在連接體(44)內(nèi)的限位孔內(nèi)，刀柄(50)的中心由上而下設(shè)有一條通孔(49)，通孔(49)的上部用于與機床主軸(8)連接，通孔(49)由下端向上穿設(shè)有與通孔(49)螺紋連接的連接螺栓(47)，連接螺栓(47)的頭部通過墊片(48)與連接體(44)頂壓配合，刀柄(50)的側(cè)面下部設(shè)有環(huán)形套(52)，環(huán)形套(52)徑向設(shè)有用于連接刀柄(50)和連接體(44)的緊固螺釘(51)，下感應(yīng)盤(4)通過固定螺釘(46)套設(shè)在連接體(44)外部，上感應(yīng)盤(5)和下感應(yīng)盤(4)均水平設(shè)置且上感應(yīng)盤(5)和下感應(yīng)盤(4)的間距為lmm-2mm，換能器(45 )和變幅桿(43 )設(shè)在連接體(44)內(nèi)，換能器(45 )的下端與變幅桿(43 )連接，變幅桿(43 )下端伸出連接體(44 )，連接體(44 )下端通過連接螺釘(55 )和變幅桿(43 )上的法蘭盤連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述砂輪整形裝置(2)包括底座(12)、安裝架(13)、第一同步齒形帶(14)、防水電機(15)、沉頭螺釘(16)、彈簧(17)、整形導(dǎo)線(18)、整形碳刷(19)、帶孔螺栓(20)、動力輸出軸(21)和修整輪(22)，底座(12)設(shè)在機床工作臺(I)上，安裝架(13)設(shè)在底座(12)上，防水電機(15)設(shè)在安裝架(13)上，修整輪(22)同軸向安裝在動力輸出軸(21)上，防水電機(15)的動力輸出端通過第一同步齒形帶(14)與動力輸出軸(21)下端連接傳動，動力輸出軸(21)外設(shè)有設(shè)在固定架(13)上的固定殼(26)，脈沖電源通過變頻調(diào)速箱與防水電機(15)連接，帶孔螺栓(20)徑向穿設(shè)在固定殼(26)內(nèi)并與固定殼(26)螺紋連接，帶孔螺栓(20)中心軸向設(shè)有通孔，整形碳刷(19)設(shè)在通孔內(nèi)并與動力輸出軸(21)接觸，沉頭螺釘(16)插設(shè)在帶孔螺栓(20)的通孔內(nèi)并與帶孔螺栓(20)螺紋連接，沉頭螺釘(16)與整形碳刷(19)之間設(shè)有彈簧(17)，整形碳刷(19)通過整形導(dǎo)線(18)和ELID電源的正極連接，修整輪(22)的正電通過碳刷(19)和動力輸出軸(21)獲得，砂輪電火花修整時修整輪(22)與砂輪(10)接觸，獲得砂輪(10)上的陰極電極(42)的負電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述砂輪ELID粗修銳裝置(3)包括修銳體(37)和陽極銅環(huán)(23)，修銳體(37)為半圓形，陽極銅環(huán)(23)與ELID電源正極連接，陽極銅環(huán)(23)固定設(shè)在機床工作臺(I)上，修銳體(37)設(shè)在陽極銅環(huán)(23)上端，當(dāng)整形過的新砂輪需要進行粗修銳時，通過移動機床工作臺(I)移到砂輪(10)處，修銳體(37)對砂輪(10)進行修銳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適合于小孔內(nèi)圓超聲復(fù)合磨削用砂輪在線修整實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述工件裝夾及旋轉(zhuǎn)裝置(12)包括第二同步齒形帶(24)、變頻電機(25)、支撐板(27)、托盤(28)、工件(29)、夾具體(30)、箱體(31)、油孔(32)、油管(33)、傳動軸(34)、支座(36)，變頻電機(25)和支撐板設(shè)在支座(36)上，傳動軸(34)轉(zhuǎn)動連接在箱體(31)內(nèi)，傳動軸(34)兩端伸出箱體(31)，變頻電機(25)的動力輸出端通過第二同步齒形帶(24)與傳動軸(34)下端連接傳動，托盤(28)套設(shè)在傳動軸(34)上并固定在支撐板(27)上，夾具體(30)設(shè)在傳動軸(34)上端，托盤(28)位于夾具體(30)下方和箱體(31)上方之間，托盤(28)上開設(shè)有用于磨削液流出的孔，工件(29)夾持在夾具體(30)上，油孔(32)開設(shè)在箱體(31)側(cè)部，油管(33)與油孔(32)外端連接，傳動軸(34)與箱體(31)之間通過軸承(35)轉(zhuǎn)動連接，油管(33)另一端與精密過濾油霧潤滑裝置(56)出口連接，當(dāng)加工零件時把精密過濾油霧潤滑裝置(56)和機床油箱接通，讓機床用工業(yè)油經(jīng)過油霧潤滑裝置裝置(56)形成油霧進入油管(33)，進而進入箱體(31)內(nèi)，在傳動軸(34)旋轉(zhuǎn)時，油霧形成螺旋型油霧，對軸承(35)進行潤滑冷卻。
【文檔編號】B24B53/12GK104191372SQ201410413942
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】趙波, 童景琳, 趙重陽, 杜寶玉, 陳匯資, 郅東東, 呂游, 王應(yīng)帥 申請人:河南理工大學(xué)