[发明专利]一种ELID超声珩磨装置

说明书

技术领域

本发明属于精密超精密加工领域，尤其涉及一种超精密珩磨装置。

背景技术

珩磨加工是油缸、衬套类零件的传统加工方法，但传统珩磨加工效率很低，精度也不能达到很高。究其原因，主要是：

1、由于油石在珩磨过程中，很快钝化，需经常停机卸下珩磨工具，在专用刃磨机上修锐或更换，油石的更换是极其复杂的工程，首先要加热，是油石钎焊部位融化，将钎焊在油石座上的钝化油石取下，然后再将新的油石钎焊在油石座上，最后在刃磨机上修锐后才能在珩磨机上应用。频繁的修锐与更换，极大地影响了珩磨效率的提高；因此，有时为了单纯提高效率，在油石钝化后，换上一组事先已经焊好的油石条。由于油石切削部分还未完全使用，这势必引起珩磨油石的浪费。

2、油石的修锐也是极其困难的，尤其是金属结合剂油石，特别是对于精密珩磨工序，通常需要专业的技术人员在专业的刃磨设备上进行修锐，经过严格的精度测试后，才能在精密珩磨工序中应用。

鉴于以上原因，研究者在传统珩磨工艺中引入超声加工，形成了超声珩磨方法，从一定程度上提高了珩磨效率和精度，延长了珩磨油石的寿命以及修锐周期。但不可避免的是，油石仍然会钝化，然后还需停机卸下珩磨工具在专用刃磨机上修锐，待油石用完后还需加热、焊接等工序将新的油石换上。因此，并没有彻底的避免离线修锐的问题。

发明内容

为解决上述普通珩磨效率低，精度差的问题，以及超声珩磨仍需停机修锐等问题，本发明提供了一种ELID超声珩磨装置，实现对珩磨油石的在线电解修锐，避免停机修锐造成的效率低的问题，同时油石表面电解后形成氧化膜，减缓了珩磨冲击，减少了珩磨表面刮伤、烧伤等缺陷，极大的提高了珩磨表面质量与珩磨精度。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种ELID超声珩磨装置，包括相互连接的机床本体、珩磨装置、ELID电解整形与修锐装置以及在位检测装置和控制装置，对所述ELID电解修整装置和所述超声珩磨装置进行复合珩磨的同时实现珩磨油石的电解修锐，所述珩磨装置内设置有珩磨刀具，所述珩磨刀具上固定安装有珩磨油石，所述珩磨油石表面设置或形成有氧化膜。

珩磨头的旋转运动由主运动电机实现，轴向进给运动由进给电机通过滚珠丝杠副驱动实现，径向进给运动则由手动调整。珩磨头向下运动，首先通过ELID电解电极，对其进行电解修锐，修锐完成后，继续向下运动进入工件进行珩磨作业，如此往复珩磨，直至工件满足一定的工艺要求。然后停机，利用机床上在位检测系统检测工件是否达到精度要求，检测结果被数据采集系统记录，根据检测结果与要求的精度的比较，调整珩磨参数、电解参数、超声振动参数，重复进行上述珩磨过程，直至满足精度要求。

在本发明中的一种ELID超声珩磨装置具体由以下六部分组成：机床本体部分、超声珩磨部分、ELID在线电解整形部分、ELID电解修锐部分、在位测量部分、控制与调整部分。

以上各组成部分结构和功能如下：

机床包括底座、立柱、工作台、主轴步进电机及驱动系统、进给步进电机及驱动系统、滚珠丝杠进给系统、导轨滑台系统。

超声珩磨部分：在原有珩磨方法基础上附加超声振动，形成超声珩磨。包括：珩磨刀具、换能器、超声电源；所述珩磨刀具和机床主轴相接，换能器位于珩磨刀具上的珩磨油石座内部，所述珩磨装置的超声电源通过引线与所述换能器连接。

作为上述技术方案超声珩磨部分的进一步优化，超声珩磨部分还包括有集流环，所述集流环位于珩磨刀具主轴上，超声电源通过碳刷和集流环相连。

ELID电解整形部分：在超声珩磨基础上附加ELID电解整形，利用电火花放电原理蚀除珩磨油石表面凸起高点，使得由于油石钝化后圆度、圆柱度等形状精度降低的问题得以解决。包括：整形电机+整形电极、安装座、整形电源、电解液等组成。这部分主要完成珩磨头钝化后圆度、圆柱度等形状精度的整形；所述整形电机直接和整形电极相连，整形电源分别和整形电极及砂轮相连，电解液浇注在砂轮和整形电极之间，安装座和机床工作台相连。

ELID电解修锐部分：在超声珩磨基础上附加ELID电解修锐，利用珩磨空行程进行电解修锐，使得油石钝化后的修锐在线进行，避免了停机修锐造成的效率低的问题，极大的提高了珩磨效率与珩磨质量，包括：珩磨刀具(阳极)、修锐电极(阴极)、电解液、修锐电源等组成，视要求有多种形状，珩磨刀具(阳极)与修锐电极(阴极)之间的间隙是能够在一定范围内调节的，这部分主要完成油石钝化后的电解修锐；所述珩磨刀具接修锐电源阳极，修锐电极接修锐电源阴极，电解液则浇注于阴阳极之间。