电化学与磁性研磨复合的复合加工系统技术方案

本实用新型专利技术是一种电化学与磁性研磨复合的复合加工系统。包括有床身(1)、X轴导轨(2)、Y轴运动功能部件(3)、Z轴运动功能部件(4)、主轴及磁路系统(5)、电解液槽(6)、X轴运动功能部件(7)。本实用新型专利技术由于采用磁场吸附悬浮的铁磁性磨料来代替固结式磨轮，通过可控的磁场可以更换磨料并控制研磨压力的结构，将电能和机械能在加工过程中进行有效组合，实现高效，高精度，低成本的加工，能实现粗、精加工。本实用新型专利技术通过给电磁线圈间歇式的供电，间歇式的吸附铁磁性磨料，从而克服磨轮磨损、堵塞以及加工产生机械刮伤等缺点。本实用新型专利技术属于电解机械复合形式中的电解与磨削的复合，既通过了电解磨削的加工精度，同时也提高了磨削的加工效率。本实用新型专利技术是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的电化学与磁性研磨复合的复合加工系统。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种电化学与磁性研磨复合的复合加工系统，特别是一种电解与磨 削复合的复合加工系统，属于电化学加工与磁性研磨复合的复合加工系统的改造技术。
技术介绍
电解加工基于电化学阳极溶解原理，在加工过程中，两反应电极互不接触，因此， 可加工任何金属或合金材质的工件，而且不存在加工应力与工具损耗。在60年代开始就运 用于叶片的加工，但电解加工的加工精度主要决定于两反应电极间电化学溶解反应的均勻 性，反映到具体工艺过程中体现为加工间隙及其物理化学状态的均勻性。由于加工间隙的 物理化学状态涉及到流场、温度场、电磁场等，迄今为止还没有能够真正有效监测加工间隙 状态的方法。电化学机械复合加工利用电化学溶解过程中阳极的钝化行为。在电化学溶解过程 中，采用钝性电解液时，阳极表面会形成一层钝化膜，在适当电流密度下这层钝化膜能够有 效的抑制电化学溶解作用。电化学机械复合加工就是借助机械作用去除钝化膜，从而引导 电化学溶解作用发生的区域和位置。机械加工一般属于接触式加工，精度主要通过刀具的 机械运动来控制，因此，电化学机械复合加工的可控性较电解加工大大提高。该技术大多采 用电化学与机械磨削复合的形式，70年代始于日本，在80年代已经在日本被成功运用于不 锈钢、炭钢零件的表面和内外圆旋转面的抛光，最佳效果可达到镜面。我国从90年代开始 研究，在实际运用过程中其形式根据工件的形状不同具有各种不同的复合形式。
技术实现思路
本技术的目的在于考虑上述问题而提供一种将电能和机械能在加工过程中 进行有效组合，实现高效，高精度，低成本加工的电化学与磁性研磨复合的复合加工系统。 本技术能克服磨轮磨损、堵塞以及加工产生机械刮伤等缺点。能实现粗、精复合加工。本技术的技术方案是本技术的电化学加工与磁性研磨复合的复合加工 系统，包括有床身、X轴导轨、Y轴运动功能部件、Z轴运动功能部件、主轴及磁路系统、电解 液槽、X轴运动功能部件，其中X轴运动功能部件置于X轴导轨上，且X轴运动功能部件、Y 轴运动功能部件、Z轴运动功能部件能驱动主轴及磁路系统在X、Y、Z方向上三维运动，容 纳加工过程中电解液的电解液槽置于主轴及磁路系统的下部，主轴及磁路系统包括有电磁 励磁装置、高导磁率磁路、电主轴三个部分，其中电磁励磁装置包括有下端盖、外壳、电磁线 圈、轴套以及上端盖，电磁线圈安装在外壳内并通过上端盖和下端盖固定在外壳内，上端盖 和下端盖固定在外壳上，整个电磁励磁装置通过轴套底部螺钉固定在主轴及磁路系统的安 装架上，高导磁率磁路包括有由高磁导率材料制成的下部横铁、滑动铁芯、固定铁芯、上部 横铁、电主轴、复合工具、工件安装台、下部横铁回转座，其中加工过程中随着主轴及磁路系 统下上运动的固定铁芯通过卡套侧壁的螺钉固定在上端盖，且固定铁芯上下运动时，其小 端在滑动铁芯的孔内滑动，磁场通过固定铁芯与滑动铁芯的侧壁叠合部分传递，下部横铁4上开有导向槽，滑动铁芯下部小端可以在导向槽内滑动，磁场通过滑动铁芯与下部横铁叠 合面积传递，下部横铁固定在下部横铁回转座上，并能绕下部横铁回转座转动，下部横铁回 转座与工件安装台通过螺钉固定在电解液槽的底部，铁磁性材料的工件安装在工件安装台 上，电主轴和固定铁芯之间通过上部横铁传递磁场，上部横铁上开有能调整固定铁芯的安 装位置的调整槽，上部横铁下侧面靠在卡套上，并通过固定螺钉锁定在固定铁芯上，复合工 具安装在电主轴上，电主轴下端装有给电化学加工过程供电的碳刷。上述复合工具通过管螺纹安装在电主轴上，电主轴的转动方向与螺纹锁紧的方向 相同。上述碳刷包括有固定螺钉、碳刷架、石墨碳刷、锁紧螺钉、碳刷架端盖、弹簧，碳刷 通过固定螺钉固定在电主轴的端面上，电主轴内开有能通过电解液的通孔，电主轴通过轴 套固定在安装架上，石墨碳刷装设在碳刷架上，碳刷架端盖通过固定螺钉固定在石墨碳刷 的端面，调节石墨碳刷与电主轴之间的接触压力的弹簧的外侧装设有锁紧螺钉。上述X轴运动功能部件、Y轴运动功能部件、Z轴运动功能部件线性运动功能部件， 由滚珠丝杠、导轨以及驱动电机三部分组成。。上述下端盖及上端盖为铝制端盖，外壳为铝制外壳。上述下端盖及上端盖通过螺钉固定在外壳上。上述复合工具包括由铁磁性材料制成的基体和由非铁磁性材料制成的嵌片两部 分，其中嵌片通过螺钉固定在基体上。整个复合工具通过基体的后端的锥螺纹孔固定在电 主轴上。上述电解液槽上装设有铁磁性磨料供给及回收系统，铁磁性磨料供给及回收系统 包括有分别装有不同粒径的铁磁性磨料的第一高浓度磨料溶液箱及第二高浓度磨料溶液 箱、第一电磁阀、第二电磁阀、第一水泵、第二水泵、第一磨料回收箱、第二磨料回收箱、流量 阀、初级滤器、次级滤器、电解液箱，其中第一水泵分别通过第一电磁阀及第二电磁阀及其 管道与第一高浓度磨料溶液箱及第二高浓度磨料溶液箱连接，第一水泵抽取第一高浓度磨 料溶液箱及第二高浓度磨料溶液箱内的磨料溶液经由电主轴头上的旋转接头供给到工作 间隙中，第二水泵通过管道与电解液箱连接，第二水泵通过管道将从电解液箱抽出的电解 液经流量阀进入电主轴头上的旋转接头供给到工作间隙中，电解液槽流出的电解液分别由 第一磨料回收箱及第二磨料回收箱经滤芯目数小的初级滤器、再经滤芯目数大的次级滤器 过滤掉电解液中电解产物、废渣后回到电解液箱。上述第一磨料回收箱及第二磨料回收箱中装有通电后能吸附铁磁性磨料的电磁 铁。上述安装架通过螺钉固定在Z轴运动功能部件上；上述复合工具的嵌片到工件的 距离小于嵌片到基体的距离；上述复合机床上的控制系统包含有电解电源及励磁线圈的供 电电源，电解电源的正极与工件连接，负极与锁紧螺钉连接，上述励磁线圈27的两端分别 与励磁线圈27的供电电源的两端连接。上述励磁线圈27与励磁线圈27的供电电源之间 的接线关系是如果励磁线圈27采用右旋，则励磁线圈27的上端与励磁线圈27的供电电 源的负极连接，励磁线圈27的下端与励磁线圈27的供电电源的正极连接，如果励磁线圈27 采用左旋，则接线反之。本技术由于采用磁场吸附悬浮的铁磁性磨料来代替固结式磨轮，通过可控的磁场可以更换磨料并控制研磨压力的结构，将电能和机械能在加工过程中进行有效组合， 实现高效，高精度，低成本的加工，能实现粗、精加工。本技术通过给电磁线圈间歇式的 供电，间歇式的吸附铁磁性磨料，从而克服磨轮磨损、堵塞以及加工产生机械刮伤等缺点。 本技术属于电解机械复合形式中的电解与磨削的复合，既通过了电解磨削的加工精 度，同时也提高了磨削的加工效率。本技术是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的电 化学与磁性研磨复合的复合加工系统。附图说明图1(1)、图1 O)、图1(3)分别为本技术机床的主视图、俯视图、等轴测图；图2(1)为本技术的主轴及磁路系统的剖视图，图2(2)为碳刷部位的局部放 大图；图3(1)为复合工具嵌片的等轴测图，图乂2)、图3(3)、图3(4)分别为等轴测图、 侧视图、全剖视图；图4为本技术的电解液与铁磁性磨料溶液的循环系统示意图；图5为本技术控制系统的梯形图。图 1 中1床身 2 X轴导轨 3 Y轴运动功能部件 4 Z轴运动功能部件 5 主轴及磁路系统 6电解液槽 7 X轴运动功能部件图 2 中21本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电化学与磁性研磨复合的复合加工系统，其特征在于包括有床身（１）、Ｘ轴导轨（２）、Ｙ轴运动功能部件（３）、Ｚ轴运动功能部件（４）、主轴及磁路系统（５）、电解液槽（６）、Ｘ轴运动功能部件（７），其中Ｘ轴运动功能部件（７）置于Ｘ轴导轨（２）上，且Ｘ轴运动功能部件（７）、Ｙ轴运动功能部件（３）、Ｚ轴运动功能部件（４）能驱动主轴及磁路系统（５）在Ｘ、Ｙ、Ｚ方向上三维运动，容纳加工过程中电解液的电解液槽（６）置于主轴及磁路系统（５）的下部，主轴及磁路系统（５）包括有电磁励磁装置、高导磁率磁路、电主轴三个部分，其中电磁励磁装置包括有下端盖（２５）、外壳（２６）、电磁线圈（２７）、轴套（２８）以及上端盖（２９），电磁线圈（２７）安装在外壳（２６）内并通过上端盖（２９）和下端盖（２５）固定在外壳（２６）内，上端盖（２９）和下端盖（２５）固定在外壳（２６）上，整个电磁励磁装置通过轴套（２８）底部螺钉固定在主轴及磁路系统（５）的安装架（２４）上，高导磁率磁路包括有由高磁导率材料制成的下部横铁（２１）、滑动铁芯（２２）、固定铁芯（２３）、上部横铁（２１３）、电主轴（２１４）、复合工具（２２３）、工件安装台（２２４）、下部横铁回转座（２２５），其中加工过程中随着主轴及磁路系统（５）下上运动的固定铁芯（２３）通过卡套（２１０）侧壁的螺钉（２１２）固定在上端盖（２９），且固定铁芯（２３）上下运动时，其小端在滑动铁芯（２２）的孔内滑动，磁场通过固定铁芯（２３）与滑动铁芯（２２）的侧壁叠合部分传递，下部横铁（２１）上开有导向槽，滑动铁芯（２２）下部小端可以在导向槽内滑动，磁场通过滑动铁芯（２２）与下部横铁（２１）叠合面积传递，下部横铁（２１）固定在下部横铁回转座（２２５）上，并能绕下部横铁回转座（２２５）转动，下部横铁回转座（２２５）与工件安装台（２２４）通过螺钉固定在电解液槽（６）的底部，铁磁性材料的工件安装在工件安装台（２２４）上，电主轴（２１４）和固定铁芯（２３）之间通过上部横铁（２１３）传递磁场，上部横铁（２１３）上开有能调整固定铁芯（２３）的安装位置的调整槽，上部横铁（２１３）下侧面靠在卡套（２１０）上，并通过固定螺钉（２１１）锁定在固定铁芯（２３）上，复合工具（２２３）安装在电主轴（２１４）上，电主轴（２１４）下端装有给电化学加工过程供电的碳刷。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭钟宁，刘国跃，李远波，刘江文，王贺宾，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：实用新型
国别省市：81