專利名稱：電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，特別是一種電解與磨 削復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，屬于電化學(xué)加工與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
電解加工基于電化學(xué)陽(yáng)極溶解原理，在加工過(guò)程中，兩反應(yīng)電極互不接觸，因此， 可加工任何金屬或合金材質(zhì)的工件，而且不存在加工應(yīng)力與工具損耗。在60年代開(kāi)始就運(yùn) 用于葉片的加工，但電解加工的加工精度主要決定于兩反應(yīng)電極間電化學(xué)溶解反應(yīng)的均勻 性，反映到具體工藝過(guò)程中體現(xiàn)為加工間隙及其物理化學(xué)狀態(tài)的均勻性。由于加工間隙的 物理化學(xué)狀態(tài)涉及到流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、電磁場(chǎng)等，迄今為止還沒(méi)有能夠真正有效監(jiān)測(cè)加工間隙 狀態(tài)的方法。電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工利用電化學(xué)溶解過(guò)程中陽(yáng)極的鈍化行為。在電化學(xué)溶解過(guò)程 中，采用鈍性電解液時(shí)，陽(yáng)極表面會(huì)形成一層鈍化膜，在適當(dāng)電流密度下這層鈍化膜能夠有 效的抑制電化學(xué)溶解作用。電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工就是借助機(jī)械作用去除鈍化膜，從而引導(dǎo) 電化學(xué)溶解作用發(fā)生的區(qū)域和位置。機(jī)械加工一般屬于接觸式加工，精度主要通過(guò)刀具的 機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)控制，因此，電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工的可控性較電解加工大大提高。該技術(shù)大多采 用電化學(xué)與機(jī)械磨削復(fù)合的形式，70年代始于日本，在80年代已經(jīng)在日本被成功運(yùn)用于不 銹鋼、炭鋼零件的表面和內(nèi)外圓旋轉(zhuǎn)面的拋光，最佳效果可達(dá)到鏡面。我國(guó)從90年代開(kāi)始 研究，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中其形式根據(jù)工件的形狀不同具有各種不同的復(fù)合形式。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種將電能和機(jī)械能在加工過(guò)程中 進(jìn)行有效組合，實(shí)現(xiàn)高效，高精度，低成本加工的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)。 本實(shí)用新型能克服磨輪磨損、堵塞以及加工產(chǎn)生機(jī)械刮傷等缺點(diǎn)。能實(shí)現(xiàn)粗、精復(fù)合加工。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的電化學(xué)加工與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工 系統(tǒng)，包括有床身、X軸導(dǎo)軌、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件、主軸及磁路系統(tǒng)、電解 液槽、X軸運(yùn)動(dòng)功能部件，其中X軸運(yùn)動(dòng)功能部件置于X軸導(dǎo)軌上，且X軸運(yùn)動(dòng)功能部件、Y 軸運(yùn)動(dòng)功能部件、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件能驅(qū)動(dòng)主軸及磁路系統(tǒng)在X、Y、Z方向上三維運(yùn)動(dòng)，容 納加工過(guò)程中電解液的電解液槽置于主軸及磁路系統(tǒng)的下部，主軸及磁路系統(tǒng)包括有電磁 勵(lì)磁裝置、高導(dǎo)磁率磁路、電主軸三個(gè)部分，其中電磁勵(lì)磁裝置包括有下端蓋、外殼、電磁線 圈、軸套以及上端蓋，電磁線圈安裝在外殼內(nèi)并通過(guò)上端蓋和下端蓋固定在外殼內(nèi)，上端蓋 和下端蓋固定在外殼上，整個(gè)電磁勵(lì)磁裝置通過(guò)軸套底部螺釘固定在主軸及磁路系統(tǒng)的安 裝架上，高導(dǎo)磁率磁路包括有由高磁導(dǎo)率材料制成的下部橫鐵、滑動(dòng)鐵芯、固定鐵芯、上部 橫鐵、電主軸、復(fù)合工具、工件安裝臺(tái)、下部橫鐵回轉(zhuǎn)座，其中加工過(guò)程中隨著主軸及磁路系 統(tǒng)下上運(yùn)動(dòng)的固定鐵芯通過(guò)卡套側(cè)壁的螺釘固定在上端蓋，且固定鐵芯上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其小 端在滑動(dòng)鐵芯的孔內(nèi)滑動(dòng)，磁場(chǎng)通過(guò)固定鐵芯與滑動(dòng)鐵芯的側(cè)壁疊合部分傳遞，下部橫鐵
4上開(kāi)有導(dǎo)向槽，滑動(dòng)鐵芯下部小端可以在導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)，磁場(chǎng)通過(guò)滑動(dòng)鐵芯與下部橫鐵疊 合面積傳遞，下部橫鐵固定在下部橫鐵回轉(zhuǎn)座上，并能繞下部橫鐵回轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動(dòng)，下部橫鐵回 轉(zhuǎn)座與工件安裝臺(tái)通過(guò)螺釘固定在電解液槽的底部，鐵磁性材料的工件安裝在工件安裝臺(tái) 上，電主軸和固定鐵芯之間通過(guò)上部橫鐵傳遞磁場(chǎng)，上部橫鐵上開(kāi)有能調(diào)整固定鐵芯的安 裝位置的調(diào)整槽，上部橫鐵下側(cè)面靠在卡套上，并通過(guò)固定螺釘鎖定在固定鐵芯上，復(fù)合工 具安裝在電主軸上，電主軸下端裝有給電化學(xué)加工過(guò)程供電的碳刷。上述復(fù)合工具通過(guò)管螺紋安裝在電主軸上，電主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與螺紋鎖緊的方向 相同。上述碳刷包括有固定螺釘、碳刷架、石墨碳刷、鎖緊螺釘、碳刷架端蓋、彈簧，碳刷 通過(guò)固定螺釘固定在電主軸的端面上，電主軸內(nèi)開(kāi)有能通過(guò)電解液的通孔，電主軸通過(guò)軸 套固定在安裝架上，石墨碳刷裝設(shè)在碳刷架上，碳刷架端蓋通過(guò)固定螺釘固定在石墨碳刷 的端面，調(diào)節(jié)石墨碳刷與電主軸之間的接觸壓力的彈簧的外側(cè)裝設(shè)有鎖緊螺釘。上述X軸運(yùn)動(dòng)功能部件、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件線性運(yùn)動(dòng)功能部件， 由滾珠絲杠、導(dǎo)軌以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)三部分組成。。上述下端蓋及上端蓋為鋁制端蓋，外殼為鋁制外殼。上述下端蓋及上端蓋通過(guò)螺釘固定在外殼上。上述復(fù)合工具包括由鐵磁性材料制成的基體和由非鐵磁性材料制成的嵌片兩部 分，其中嵌片通過(guò)螺釘固定在基體上。整個(gè)復(fù)合工具通過(guò)基體的后端的錐螺紋孔固定在電 主軸上。上述電解液槽上裝設(shè)有鐵磁性磨料供給及回收系統(tǒng)，鐵磁性磨料供給及回收系統(tǒng) 包括有分別裝有不同粒徑的鐵磁性磨料的第一高濃度磨料溶液箱及第二高濃度磨料溶液 箱、第一電磁閥、第二電磁閥、第一水泵、第二水泵、第一磨料回收箱、第二磨料回收箱、流量 閥、初級(jí)濾器、次級(jí)濾器、電解液箱，其中第一水泵分別通過(guò)第一電磁閥及第二電磁閥及其 管道與第一高濃度磨料溶液箱及第二高濃度磨料溶液箱連接，第一水泵抽取第一高濃度磨 料溶液箱及第二高濃度磨料溶液箱內(nèi)的磨料溶液經(jīng)由電主軸頭上的旋轉(zhuǎn)接頭供給到工作 間隙中，第二水泵通過(guò)管道與電解液箱連接，第二水泵通過(guò)管道將從電解液箱抽出的電解 液經(jīng)流量閥進(jìn)入電主軸頭上的旋轉(zhuǎn)接頭供給到工作間隙中，電解液槽流出的電解液分別由 第一磨料回收箱及第二磨料回收箱經(jīng)濾芯目數(shù)小的初級(jí)濾器、再經(jīng)濾芯目數(shù)大的次級(jí)濾器 過(guò)濾掉電解液中電解產(chǎn)物、廢渣后回到電解液箱。上述第一磨料回收箱及第二磨料回收箱中裝有通電后能吸附鐵磁性磨料的電磁 鐵。上述安裝架通過(guò)螺釘固定在Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件上；上述復(fù)合工具的嵌片到工件的 距離小于嵌片到基體的距離；上述復(fù)合機(jī)床上的控制系統(tǒng)包含有電解電源及勵(lì)磁線圈的供 電電源，電解電源的正極與工件連接，負(fù)極與鎖緊螺釘連接，上述勵(lì)磁線圈27的兩端分別 與勵(lì)磁線圈27的供電電源的兩端連接。上述勵(lì)磁線圈27與勵(lì)磁線圈27的供電電源之間 的接線關(guān)系是如果勵(lì)磁線圈27采用右旋，則勵(lì)磁線圈27的上端與勵(lì)磁線圈27的供電電 源的負(fù)極連接，勵(lì)磁線圈27的下端與勵(lì)磁線圈27的供電電源的正極連接，如果勵(lì)磁線圈27 采用左旋，則接線反之。本實(shí)用新型由于采用磁場(chǎng)吸附懸浮的鐵磁性磨料來(lái)代替固結(jié)式磨輪，通過(guò)可控的磁場(chǎng)可以更換磨料并控制研磨壓力的結(jié)構(gòu)，將電能和機(jī)械能在加工過(guò)程中進(jìn)行有效組合， 實(shí)現(xiàn)高效，高精度，低成本的加工，能實(shí)現(xiàn)粗、精加工。本實(shí)用新型通過(guò)給電磁線圈間歇式的 供電，間歇式的吸附鐵磁性磨料，從而克服磨輪磨損、堵塞以及加工產(chǎn)生機(jī)械刮傷等缺點(diǎn)。 本實(shí)用新型屬于電解機(jī)械復(fù)合形式中的電解與磨削的復(fù)合，既通過(guò)了電解磨削的加工精 度，同時(shí)也提高了磨削的加工效率。本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的電 化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)。

圖1(1)、圖1 O)、圖1(3)分別為本實(shí)用新型機(jī)床的主視圖、俯視圖、等軸測(cè)圖；圖2(1)為本實(shí)用新型的主軸及磁路系統(tǒng)的剖視圖，圖2(2)為碳刷部位的局部放 大圖；圖3(1)為復(fù)合工具嵌片的等軸測(cè)圖，圖乂2)、圖3(3)、圖3(4)分別為等軸測(cè)圖、 側(cè)視圖、全剖視圖；圖4為本實(shí)用新型的電解液與鐵磁性磨料溶液的循環(huán)系統(tǒng)示意圖；圖5為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)的梯形圖。圖 1 中1床身 2 X軸導(dǎo)軌 3 Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件 4 Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件 5 主軸及磁路系統(tǒng) 6電解液槽 7 X軸運(yùn)動(dòng)功能部件圖 2 中21下部橫鐵 22滑動(dòng)鐵芯 23固定鐵芯 M安裝架 25下端蓋沈 外殼 27電磁線圈 觀軸套 四上端蓋 210卡套211固定螺釘 212螺釘 213上部橫鐵 214電主軸215旋轉(zhuǎn)接頭 216電主軸軸套 217固定螺釘 218碳刷 架219墨碳刷 220鎖緊螺釘 221碳刷架端蓋222彈簧223復(fù)合工具 2M工 件安裝臺(tái) 225下部橫鐵回轉(zhuǎn)座圖 3 中41高濃度磨料溶液箱 42電磁閥 43高濃度磨料溶液箱44電磁閥 45水 泵 46流量閥 47工件 48磨料回收箱49磨料回收箱410初級(jí)濾器 411次級(jí)濾 器 412水泵 413電解液箱
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3、4所示，本實(shí)用新型的電化學(xué)加工與磁性研 磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，包括有床身l、x軸導(dǎo)軌2、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件3、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件 4、主軸及磁路系統(tǒng)5、電解液槽6、X軸運(yùn)動(dòng)功能部件7，其中X軸運(yùn)動(dòng)功能部件7置于X軸 導(dǎo)軌2上，且X軸運(yùn)動(dòng)功能部件7、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件3、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件4能驅(qū)動(dòng)主軸及 磁路系統(tǒng)5在X、Y、Z方向上三維運(yùn)動(dòng)，容納加工過(guò)程中電解液的電解液槽6置于主軸及磁 路系統(tǒng)5的下部，主軸及磁路系統(tǒng)5包括有電磁勵(lì)磁裝置、高導(dǎo)磁率磁路、電主軸三個(gè)部分， 其中電磁勵(lì)磁裝置包括有下端蓋25、外殼26、電磁線圈27、軸套28以及上端蓋29，電磁線 圈27安裝在外殼沈內(nèi)并通過(guò)上端蓋四和下端蓋25固定在外殼沈內(nèi)，上端蓋四和下端蓋25固定在外殼沈上，整個(gè)電磁勵(lì)磁裝置通過(guò)軸套觀底部螺釘固定在主軸及磁路系統(tǒng)5 的安裝架M上，高導(dǎo)磁率磁路包括有由高磁導(dǎo)率材料制成的下部橫鐵21、滑動(dòng)鐵芯22、固 定鐵芯23、上部橫鐵213、電主軸214、復(fù)合工具223、工件安裝臺(tái)224、下部橫鐵回轉(zhuǎn)座225， 其中加工過(guò)程中隨著主軸及磁路系統(tǒng)5下上運(yùn)動(dòng)的固定鐵芯23通過(guò)卡套210側(cè)壁的螺釘 212固定在上端蓋四，且固定鐵芯23上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其小端在滑動(dòng)鐵芯22的孔內(nèi)滑動(dòng)，磁場(chǎng) 通過(guò)固定鐵芯23與滑動(dòng)鐵芯22的側(cè)壁疊合部分傳遞，下部橫鐵21上開(kāi)有導(dǎo)向槽，滑動(dòng)鐵 芯22下部小端能在導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)，磁場(chǎng)通過(guò)滑動(dòng)鐵芯22與下部橫鐵21疊合面積傳遞，下 部橫鐵21固定在下部橫鐵回轉(zhuǎn)座225上，并能繞下部橫鐵回轉(zhuǎn)座225轉(zhuǎn)動(dòng)，下部橫鐵回轉(zhuǎn) 座225與工件安裝臺(tái)2M通過(guò)螺釘固定在電解液槽6的底部，鐵磁性材料的工件安裝在工 件安裝臺(tái)2M上，電主軸214和固定鐵芯23之間通過(guò)上部橫鐵213傳遞磁場(chǎng)，上部橫鐵213 上開(kāi)有能調(diào)整固定鐵芯23的安裝位置的調(diào)整槽，上部橫鐵213下側(cè)面靠在卡套210上，并 通過(guò)固定螺釘211鎖定在固定鐵芯23上，復(fù)合工具223安裝在電主軸214上，電主軸214 下端裝有給電化學(xué)加工過(guò)程供電的碳刷。由于固定鐵芯23通過(guò)卡套210側(cè)壁的螺釘212固定在上端蓋四，故加工過(guò)程中 會(huì)隨著主軸及磁路系統(tǒng)5下上運(yùn)動(dòng)。固定鐵芯23上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其小端在滑動(dòng)鐵芯22的孔 內(nèi)滑動(dòng)，磁路通過(guò)固定鐵芯23與滑動(dòng)鐵芯22的側(cè)壁疊合部分傳遞?；瑒?dòng)鐵芯22下部小端 可以在下部橫鐵21上開(kāi)有的導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)，磁場(chǎng)通過(guò)滑動(dòng)鐵芯22與下部橫鐵21疊合面積 傳遞。下部橫鐵21固定在下部橫鐵回轉(zhuǎn)座225上，并可以繞下部橫鐵回轉(zhuǎn)座225轉(zhuǎn)動(dòng)。因 此，主軸及磁路系統(tǒng)5在作XYZ向運(yùn)動(dòng)時(shí)，只要固定鐵芯23在Z向運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫出滑動(dòng)鐵芯 22的孔，且滑動(dòng)鐵芯22的小端在下部橫鐵21的導(dǎo)向槽內(nèi)，則磁場(chǎng)能夠傳遞到下部橫鐵回轉(zhuǎn) 座225上。另外，由于下部橫鐵回轉(zhuǎn)座225與工件安裝臺(tái)2M通過(guò)螺釘固定在電解液箱底 部，鐵磁性材料的工件安裝在工件安裝臺(tái)2M上，從而磁場(chǎng)從下部傳遞到鐵磁性工件上。電 主軸214和固定鐵芯23之間通過(guò)上部橫鐵213傳遞磁場(chǎng)，上部橫鐵213上開(kāi)有調(diào)整槽，可 以在一定范圍內(nèi)適應(yīng)固定鐵芯23位置。上部橫鐵213下側(cè)面靠在卡套210上，并通過(guò)固定 螺釘211鎖定在固定鐵芯23上，從而將磁場(chǎng)導(dǎo)到電主軸214，電主軸214又將磁場(chǎng)傳導(dǎo)到復(fù) 合工具223。加工過(guò)程中，電主軸214主要提供吸附在復(fù)合工具223和鐵磁性工件間吸附 的鐵磁性磨料的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)固定螺釘217將碳刷固定在電主軸214的端面上。另外， 電主軸214內(nèi)還開(kāi)有可以通過(guò)電解液的通孔，電解液槽6起到容納加工過(guò)程中電解液的作 用，加工過(guò)程電解液從復(fù)合工具中噴出，進(jìn)入到復(fù)合工具的工作間隙，再流入電解液槽6經(jīng) 電解液槽側(cè)壁下部的孔流回電解液儲(chǔ)液箱。上述復(fù)合工具223通過(guò)管螺紋安裝在電主軸214上，電主軸214的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與螺 紋鎖緊的方向相同。上述碳刷包括有固定螺釘217、碳刷架218、石墨碳刷219、鎖緊螺釘220、碳刷架端 蓋221、彈簧222，碳刷通過(guò)固定螺釘217固定在電主軸214的端面上，電主軸214內(nèi)開(kāi)有能 通過(guò)電解液的通孔，電主軸214通過(guò)軸套28固定在安裝架M上，石墨碳刷219裝設(shè)在碳刷 架218上，碳刷架端蓋221通過(guò)固定螺釘217固定在石墨碳刷219的端面，調(diào)節(jié)石墨碳刷 219與電主軸214之間的接觸壓力的彈簧222的外側(cè)裝設(shè)有鎖緊螺釘220。上述X軸運(yùn)動(dòng)功能部件7、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件3、Ζ軸運(yùn)動(dòng)功能部件4線性運(yùn)動(dòng)功能 部件，由滾珠絲杠、導(dǎo)軌以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)三部分組成。[0033]上述下端蓋25及上端蓋四為鋁制端蓋，外殼沈?yàn)殇X制外殼。上述下端蓋25及上端蓋四通過(guò)螺釘固定在外殼洸上。上述復(fù)合工具223包括由鐵磁性材料制成的基體31和由非鐵磁性材料制成的嵌 片33兩部分，其中嵌片33通過(guò)螺釘32固定在基體31上。整個(gè)復(fù)合工具223通過(guò)基體33 的后端的錐螺紋孔固定在電主軸214上。本實(shí)施例中，嵌片33由黃銅制成，加工過(guò)程中，在 基體31的端面處吸附絕緣鐵磁性磨料，而嵌片33部位不吸附磨料，僅起到電化學(xué)陰極作 用，而基體31同時(shí)起到磁極與陰極的作用。上述電解液槽6上裝設(shè)有鐵磁性磨料供給及回收系統(tǒng)，鐵磁性磨料供給及回收系 統(tǒng)包括有分別裝有不同粒徑的鐵磁性磨料的第一高濃度磨料溶液箱41及第二高濃度磨料 溶液箱43、第一電磁閥42、第二電磁閥44、第一水泵45、第二水泵412、第一磨料回收箱48、 第二磨料回收箱49、流量閥46、初級(jí)濾器410、次級(jí)濾器411、電解液箱413，其中第一水泵 45分別通過(guò)第一電磁閥42及第二電磁閥44及其管道與第一高濃度磨料溶液箱41及第二 高濃度磨料溶液箱43連接，第一水泵45抽取第一高濃度磨料溶液箱41及第二高濃度磨料 溶液箱43內(nèi)的磨料溶液經(jīng)由電主軸214頭上的旋轉(zhuǎn)接頭215供給到工作間隙中，第二水泵 412通過(guò)管道與電解液箱413連接，第二水泵412通過(guò)管道將從電解液箱413抽出的電解液 經(jīng)流量閥46進(jìn)入電主軸214頭上的旋轉(zhuǎn)接頭215供給到工作間隙中，電解液槽6流出的電 解液分別由第一磨料回收箱48及第二磨料回收箱49經(jīng)濾芯目數(shù)小的初級(jí)濾器410、再經(jīng)濾 芯目數(shù)大的次級(jí)濾器411過(guò)濾掉電解液中電解產(chǎn)物、廢渣后回到電解液箱413。上述第一磨料回收箱48及第二磨料回收箱49中裝有通電后能吸附鐵磁性磨料的 電磁鐵。本實(shí)施例中，上述安裝架M通過(guò)螺釘固定在Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件4上；上述復(fù)合工 具223的嵌片33到工件的距離小于嵌片33到基體31的距離；此外，本實(shí)用新型還設(shè)有控制 系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包含有電解電源及勵(lì)磁線圈27的供電電源，電解電源的正極與工件連接， 負(fù)極與鎖緊螺釘220連接，上述勵(lì)磁線圈27的兩端分別與勵(lì)磁線圈27的供電電源的兩端
連接。。本實(shí)用新型的工作原理如下本實(shí)用新型所加工的工件材料主要是鐵磁性金屬材 料，第一高濃度磨料溶液箱41及第二高濃度磨料溶液箱43中裝有粗、細(xì)兩種粒徑的鐵磁性 磨料，箱上裝有攪拌機(jī)，保證磨料在溶液中均勻分布，這種磨料箱還可以根據(jù)加工需求增加 其他不同粒徑的磨料箱以適應(yīng)不同加工的需求。進(jìn)行粗加工時(shí)，第一電磁閥42開(kāi)通，第二 電磁閥44關(guān)閉。進(jìn)行精拋時(shí)，第二電磁閥44開(kāi)通，第一電磁閥42關(guān)閉。加工分為三個(gè)階段加工準(zhǔn)備階段、加工進(jìn)行階段和加工結(jié)束階段。準(zhǔn)備階段，裝 夾復(fù)合工具223到電主軸214上，將工件裝夾到工件安裝臺(tái)2M上。主軸Z向下移進(jìn)行對(duì) 刀，由于對(duì)加工間隙的精度要求不高，可以結(jié)合塞規(guī)進(jìn)行手動(dòng)對(duì)刀，通過(guò)選擇塞規(guī)厚度設(shè)定 工作間隙大小。根據(jù)工件輪廓形狀進(jìn)行數(shù)控編程確定復(fù)合工具運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)工藝要求設(shè) 定主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、磨料類型、更換間隔時(shí)間、更換用時(shí)以及短路回退量。加工開(kāi)始時(shí)，第一電磁閥42及第二電磁閥44的其中之一開(kāi)通，第二水泵412關(guān) 閉，第一水泵45開(kāi)通，電解電源保持關(guān)閉，勵(lì)磁電流開(kāi)通，無(wú)運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)輸出，此時(shí)進(jìn)行 鐵磁性磨料的第一次吸附。吸附完成后第一水泵45關(guān)閉，第二水泵412打開(kāi)，電解電源開(kāi) 通，勵(lì)磁電流開(kāi)通，運(yùn)動(dòng)模塊XYZ的數(shù)控信號(hào)開(kāi)通，進(jìn)行電化學(xué)磁性研磨復(fù)合加工?？刂葡?br> 8統(tǒng)能夠設(shè)定磨料更換間隔的時(shí)間及能夠設(shè)定更換磨料所用時(shí)間。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的更換磨料間 隔時(shí)間，在控制系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)作下去除復(fù)合工具223端的鐵磁性磨料，重新吸附未磨損的 鐵磁性磨料。具體實(shí)現(xiàn)控制流程如下，首先，電解電源關(guān)閉，勵(lì)磁電流關(guān)閉，第二水泵412持續(xù) 開(kāi)通，控制信號(hào)中斷保存當(dāng)前位置信息，第一水泵45保持關(guān)閉，利用電解液沖去復(fù)合工具 223的鐵磁性磨料。然后，再關(guān)閉第二水泵412，開(kāi)通第一水泵45，電解電源持續(xù)關(guān)閉，開(kāi)通 勵(lì)磁電流，吸附鐵磁性磨料。當(dāng)達(dá)到所設(shè)定磨料更換所用時(shí)間時(shí)，關(guān)閉第一水泵45，開(kāi)通第 二水泵412，開(kāi)通電解電源，讀入中斷時(shí)位置信息開(kāi)通運(yùn)動(dòng)模塊控制信號(hào)，進(jìn)行電化學(xué)磁性 研磨復(fù)合加工。加工過(guò)程中，控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不同采集碳刷鎖緊螺釘與工件之 間的電壓與電流過(guò)程參數(shù)，并與設(shè)定的短路狀態(tài)值比較。如果超過(guò)所設(shè)短路狀態(tài)值時(shí)，運(yùn)動(dòng) 模塊沿加工軌跡回退所設(shè)定的短路回退量，在回退過(guò)程中，電解電源關(guān)閉，勵(lì)磁電流保持開(kāi) 通，第二水泵412停止供液。回退完成后，各部件照常工作。加工結(jié)束時(shí)，由控制系統(tǒng)關(guān)閉電解電源、勵(lì)磁電流、第一水泵45、第二水泵412，主 軸Z向抬刀，中斷數(shù)控信號(hào)，卸下工件。取出第一磨料回收箱48及第二磨料回收箱49中的 電磁鐵及吸附的鐵磁性磨料，回收鐵磁性磨料。
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權(quán)利要求1.一種電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于包括有床身(l)、x軸導(dǎo)軌 (2)、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件(3)、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件(4)、主軸及磁路系統(tǒng)(5)、電解液槽(6)、X 軸運(yùn)動(dòng)功能部件(7)，其中X軸運(yùn)動(dòng)功能部件(7)置于X軸導(dǎo)軌(2)上，且X軸運(yùn)動(dòng)功能部 件(7)、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件(3)、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件(4)能驅(qū)動(dòng)主軸及磁路系統(tǒng)(5)在X、Y、 Z方向上三維運(yùn)動(dòng)，容納加工過(guò)程中電解液的電解液槽(6)置于主軸及磁路系統(tǒng)(5)的下 部，主軸及磁路系統(tǒng)( 包括有電磁勵(lì)磁裝置、高導(dǎo)磁率磁路、電主軸三個(gè)部分，其中電磁 勵(lì)磁裝置包括有下端蓋(25)、外殼( )、電磁線圈(27)、軸套08)以及上端蓋09)，電磁 線圈(XT)安裝在外殼06)內(nèi)并通過(guò)上端蓋09)和下端蓋05)固定在外殼06)內(nèi)，上端 蓋09)和下端蓋0 固定在外殼06)上，整個(gè)電磁勵(lì)磁裝置通過(guò)軸套08)底部螺釘固定 在主軸及磁路系統(tǒng)( 的安裝架04)上，高導(dǎo)磁率磁路包括有由高磁導(dǎo)率材料制成的下部 橫鐵(21)、滑動(dòng)鐵芯(22)、固定鐵芯(23)、上部橫鐵(213)、電主軸(214)、復(fù)合工具(223), 工件安裝臺(tái)0 )、下部橫鐵回轉(zhuǎn)座025)，其中加工過(guò)程中隨著主軸及磁路系統(tǒng)( 下上 運(yùn)動(dòng)的固定鐵芯通過(guò)卡套(210)側(cè)壁的螺釘012)固定在上端蓋( )，且固定鐵芯 (23)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其小端在滑動(dòng)鐵芯02)的孔內(nèi)滑動(dòng)，磁場(chǎng)通過(guò)固定鐵芯03)與滑動(dòng)鐵芯 (22)的側(cè)壁疊合部分傳遞，下部橫鐵上開(kāi)有導(dǎo)向槽，滑動(dòng)鐵芯0 下部小端可以在導(dǎo) 向槽內(nèi)滑動(dòng)，磁場(chǎng)通過(guò)滑動(dòng)鐵芯0 與下部橫鐵疊合面積傳遞，下部橫鐵固定 在下部橫鐵回轉(zhuǎn)座(22 上，并能繞下部橫鐵回轉(zhuǎn)座(22 轉(zhuǎn)動(dòng)，下部橫鐵回轉(zhuǎn)座(225)與 工件安裝臺(tái)(224)通過(guò)螺釘固定在電解液槽(6)的底部，鐵磁性材料的工件安裝在工件安 裝臺(tái)(224)上，電主軸(214)和固定鐵芯之間通過(guò)上部橫鐵(21 傳遞磁場(chǎng)，上部橫 鐵(21 上開(kāi)有能調(diào)整固定鐵芯的安裝位置的調(diào)整槽，上部橫鐵(21 下側(cè)面靠在卡 套(210)上，并通過(guò)固定螺釘011)鎖定在固定鐵芯03)上，復(fù)合工具(223)安裝在電主 軸(214)上，電主軸(214)下端裝有給電化學(xué)加工過(guò)程供電的碳刷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于上述復(fù) 合工具(22 通過(guò)管螺紋安裝在電主軸(214)上，電主軸(214)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與螺紋鎖緊的 方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于上述 碳刷包括有固定螺釘017)、碳刷架018)、石墨碳刷019)、鎖緊螺釘020)、碳刷架端蓋 021)、彈簧022)，碳刷通過(guò)固定螺釘017)固定在電主軸(214)的端面上，電主軸(214) 內(nèi)開(kāi)有能通過(guò)電解液的通孔，電主軸(214)通過(guò)軸套08)固定在安裝架04)上，石墨碳 刷(219)裝設(shè)在碳刷架(218)上，碳刷架端蓋(221)通過(guò)固定螺釘017)固定在石墨碳刷 (219)的端面，調(diào)節(jié)石墨碳刷(219)與電主軸(214)之間的接觸壓力的彈簧022)的外側(cè)裝 設(shè)有鎖緊螺釘(220)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于上述X 軸運(yùn)動(dòng)功能部件(7)、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件(3)、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件(4)線性運(yùn)動(dòng)功能部件，由 滾珠絲杠、導(dǎo)軌以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)三部分組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于上述下 端蓋(25)及上端蓋(29)為鋁制端蓋，外殼(26)為鋁制外殼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于上述下 端蓋0 及上端蓋09)通過(guò)螺釘固定在外殼06)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于上述復(fù) 合工具(22 包括由鐵磁性材料制成的基體(31)和由非鐵磁性材料制成的嵌片(3 兩部 分，其中嵌片(3 通過(guò)螺釘(3 固定在基體(31)上，整個(gè)復(fù)合工具(22 通過(guò)基體(33) 后端的錐螺紋孔固定在電主軸(214)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征 在于上述電解液槽(6)上裝設(shè)有鐵磁性磨料供給及回收系統(tǒng)，鐵磁性磨料供給及回收系統(tǒng) 包括有分別裝有不同粒徑的鐵磁性磨料的第一高濃度磨料溶液箱Gl)及第二高濃度磨料 溶液箱(43)、第一電磁閥(42)、第二電磁閥(44)、第一水泵(45)、第二水泵012)、第一磨 料回收箱(48)、第二磨料回收箱(49)、流量閥(46)、初級(jí)濾器010)、次級(jí)濾器011)、電解 液箱G13)，其中第一水泵0 分別通過(guò)第一電磁閥0 及第二電磁閥G4)及其管道與 第一高濃度磨料溶液箱Gl)及第二高濃度磨料溶液箱^幻連接，第一水泵0 抽取第 一高濃度磨料溶液箱Gl)及第二高濃度磨料溶液箱G3)內(nèi)的磨料溶液經(jīng)由電主軸(214) 頭上的旋轉(zhuǎn)接頭015)供給到工作間隙中，第二水泵G12)通過(guò)管道與電解液箱G13)連 接，第二水泵(41 通過(guò)管道將從電解液箱G13)抽出的電解液經(jīng)流量閥G6)進(jìn)入電主 軸(214)頭上的旋轉(zhuǎn)接頭(215)供給到工作間隙中，電解液槽(6)流出的電解液分別由第 一磨料回收箱G8)及第二磨料回收箱G9)經(jīng)濾芯目數(shù)小的初級(jí)濾器G10)、再經(jīng)濾芯目數(shù) 大的次級(jí)濾器Gll)過(guò)濾掉電解液中電解產(chǎn)物、廢渣后回到電解液箱013)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于上述第 一磨料回收箱G8)及第二磨料回收箱G9)中裝有通電后能吸附鐵磁性磨料的電磁鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)，其特征在于上述 安裝架04)通過(guò)螺釘固定在Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件(4)上；上述復(fù)合工具023)的嵌片(33) 到工件的距離小于嵌片(33)到基體(31)的距離；上述復(fù)合機(jī)床上的控制系統(tǒng)包含有電解 電源及勵(lì)磁線圈(XT)的供電電源，電解電源的正極與工件連接，負(fù)極與鎖緊螺釘(220)連 接，上述勵(lì)磁線圈07)的兩端分別與勵(lì)磁線圈07)的供電電源的兩端連接。
專利摘要本實(shí)用新型是一種電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)。包括有床身(1)、X軸導(dǎo)軌(2)、Y軸運(yùn)動(dòng)功能部件(3)、Z軸運(yùn)動(dòng)功能部件(4)、主軸及磁路系統(tǒng)(5)、電解液槽(6)、X軸運(yùn)動(dòng)功能部件(7)。本實(shí)用新型由于采用磁場(chǎng)吸附懸浮的鐵磁性磨料來(lái)代替固結(jié)式磨輪，通過(guò)可控的磁場(chǎng)可以更換磨料并控制研磨壓力的結(jié)構(gòu)，將電能和機(jī)械能在加工過(guò)程中進(jìn)行有效組合，實(shí)現(xiàn)高效，高精度，低成本的加工，能實(shí)現(xiàn)粗、精加工。本實(shí)用新型通過(guò)給電磁線圈間歇式的供電，間歇式的吸附鐵磁性磨料，從而克服磨輪磨損、堵塞以及加工產(chǎn)生機(jī)械刮傷等缺點(diǎn)。本實(shí)用新型屬于電解機(jī)械復(fù)合形式中的電解與磨削的復(fù)合，既通過(guò)了電解磨削的加工精度，同時(shí)也提高了磨削的加工效率。本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的電化學(xué)與磁性研磨復(fù)合的復(fù)合加工系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B23H5/08GK201871834SQ201020605769
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者劉國(guó)躍, 劉江文, 李遠(yuǎn)波, 王賀賓, 郭鐘寧 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)