CN101856800B - 球形偶件凹球面在线电解修整装置 - Google Patents

Abstract

球形偶件凹球面在线电解修整装置，包括工件主轴、砂轮、电主轴、修整电极、间隙调整装置和电刷装置。球碗工件固定于工件主轴上并在工件主轴的带动下低速旋转，砂轮固定于电主轴上并在电主轴的带动下高速旋转，工件主轴和电主轴的旋转轴线在同一平面内并使得球碗工件和砂轮的旋转运动轨迹包络成为球面。间隙调整装置可以调整修整电极与砂轮间的轴向间隙与径向间隙，修整电极上设有管接头，磨削液通过管接头及修整电极内部所开的小孔喷洒在砂轮上。电刷装置固定在间隙调整件上并对砂轮供电。本发明装置结构简单，使用方便，解决了球形偶件凹球面进行在线电解修整时砂轮不易修整的难题。

Description

球形偶件凹球面在线电解修整装置

技术领域

本发明涉及一种在线电解修整装置。

背景技术

在线电解修整(ELID)，是针对金属结合剂金刚石和CBN砂轮难于修整的特点，将砂轮和修整电极分别加上正极和负极，之间喷洒专用磨削液，利用非线性电解修整作用，连续修整砂轮来获得恒定的出刃高度和良好的容屑空间。同时，随着电解过程的进行，在砂轮表面逐浙形成一层钝化膜，阻止电解过程继续进行，使砂轮损耗不致太快，当砂轮表面的磨粒磨损后，钝化膜被工件表面的磨屑刮擦去除，电解过程得以继续进行，对砂轮表面进行修整。上述过程循环进行，既避免了砂轮过快消耗，又自行保持砂轮表面的磨削能力。ELID技术具有效率高、加工精度高、表面质量好、切削力小等优点，在平面、内圆和外圆磨床上进行难加工材料的精密镜面磨削均有所应用。

由于球形偶件的磨削为封闭磨削，在磨削过程中，整个砂轮的磨削部分全部或大部分在球碗内部，磨削时，砂轮的工作部分为砂轮的端面与外圆的交线部分，其对应的修整电极形状比较复杂，修整电极与砂轮之间的间隙需要沿径向和轴向两维调整，这些都对砂轮的修整、磨削液的喷洒等带来极大的困难，因此目前ELID技术还未应用于球形偶件的加工中。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、使用方便，可用于球形偶件凹球面在线电解修整的装置。

本发明的技术解决方案是：球形偶件凹球面在线电解修整装置，包括工件主轴、砂轮、电主轴、修整电极、间隙调整装置和电刷装置；工件主轴和电主轴的旋转轴线在同一平面内且两轴之间的夹角α满足

式中D为砂轮的直径，d为球碗工件内孔的直径，R为球碗工件凹球面的半径，球碗工件固定于工件主轴上并在工件主轴的带动下低速旋转，砂轮固定于电主轴上并在电主轴的带动下高速旋转，球碗工件和砂轮的旋转运动轨迹包络成为球面；砂轮相对于球碗工件露出一部分，修整电极固定于修整电极座上，修整电极上设有管接头，磨削液通过管接头及修整电极内部所开的小孔喷洒在砂轮的外露部分上进行在线电解修整；间隙调整装置对修整电极与砂轮之间的轴向间隙与径向间隙进行调整；电刷装置固定在间隙调整装置上并对砂轮供电。

所述的间隙调整装置包括径向间隙调整件、径向卡圈、径向间隙调整螺钉、轴向间隙调整件、轴向间隙调整螺钉、轴向卡圈；修整电极座通过径向间隙调整螺钉与径向间隙调整件连接并可在径向间隙调整螺钉的带动下沿径向运动，径向卡圈用于限制径向间隙调整螺钉的轴向运动；径向间隙调整件通过轴向间隙调整螺钉与轴向间隙调整件连接并可在轴向间隙调整螺钉的带动下沿轴向运动，轴向卡圈用于限制轴向间隙调整螺钉的轴向运动。

所述的电刷装置包括电刷、弹簧片和电刷调整螺钉；电刷固定于弹簧片上，弹簧片通过电刷调整螺钉与轴向间隙调整件连接，电刷调整螺钉调整弹簧片及电刷对砂轮的压力并对电刷的磨损进行补偿。

所述的工件主轴和电主轴的旋转轴线之间的夹角α＝45°。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明装置的工件主轴和电主轴的旋转轴线在同一平面内且球碗工件和砂轮的旋转运动轨迹包络成为球面，修正电极和电刷相配合对砂轮进行在线电解修整，解决了球形偶件难于进行ELID磨削的难题。间隙调整装置结构简单，可以精确调整修整电极与砂轮的间隙，进而补偿砂轮的磨损；修整电极上设有管接头，磨削液通过管接头及修整电极内部所开的小孔喷洒在砂轮上，磨削液喷洒均匀，修整效率高；电刷装置结构简单，易于操作，可以调整电刷对砂轮的压力，补偿电刷的磨损，从而实现球形偶件ELID磨削时对砂轮的修整。

附图说明

图1为本发明装置的结构图；

图2为本发明间隙调整装置的结构图；

图3为本发明球碗工件与砂轮的位置关系图；

图4为本发明修整电极和管接头的剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明球形偶件凹球面在线电解修整装置由工件主轴1、砂轮3、修整电极固定螺钉4、电主轴5、修整电极6、管接头7、修整电极座8、间隙调整装置、电刷装置组成。工件主轴1和电主轴5放置在磨床相应的溜板上，球碗工件2放置在工件主轴1里，砂轮3放置在电主轴5里。修整电极6通过修整电极固定螺钉4固定在修整电极座8上，管接头7与修整电极6通过螺纹连接。

如图2所示，间隙调整装置由径向间隙调整件9、径向卡圈10、径向间隙调整螺钉11、轴向间隙调整件12、轴向间隙调整螺钉13和轴向卡圈14组成。修整电极座8通过径向间隙调整螺钉11与径向间隙调整件9连接，径向间隙调整件9通过轴向间隙调整螺钉13与轴向间隙调整件12连接。电刷装置由电刷15、弹簧片16、电刷调整螺钉17组成，电刷15固定在弹簧片16上，弹簧片16固定在轴向间隙调整件12上。

如图3所示，工作时，工件主轴1的旋转轴线和电主轴5的旋转轴线在同一平面内，两轴线相交于一点O，A点和B点为工件内圆的两极限位置，C点为砂轮端面圆与砂轮外圆的交线在剖面内的点。工件主轴1带动球碗工件2低速旋转的同时，电主轴5带动砂轮3高速旋转，根据成形范成法加工原理，砂轮3和球碗工件2的旋转运动轨迹包络成以O为球心，以球心O到砂轮3端面圆和外圆的交线的距离OC为半径的球面。两轴线的夹角最大允许值在C与A重合处，最小允许值在C与B重合处。由此可知，工件主轴1和电主轴5的旋转轴线的夹角

其中D为砂轮3的直径，d为球碗工件2内孔的直径(图3中A、B两点之间的距离)，R为球碗工件2凹球面的半径。在实际应用时，应根据球碗工件2的尺寸对α的取值进行选择，在保证砂轮3对球碗工件2磨削效果的同时，使得砂轮3的外露部分尽可能的多，这样可以提高对砂轮3修整的效果。通过选用不同尺寸的球碗工件2进行磨削实验，当工件主轴1和电主轴5的旋转轴线的交点C位于两极限位置(A点和B点)的中心位置，也即工件主轴1的轴线上，此时α＝45°，可以均化砂轮3的磨削力，降低砂轮3的磨损，从而提高在线电解修整的效率。

砂轮3相对球碗工件2露出一部分，在砂轮3磨削球碗工件2的同时，使用修整电极6对其外露部分进行在线电解修整。如图4所示，磨削液通过管接头7、修整电极6内部所开的小孔喷向砂轮3的外露部分进行在线电解修整。

图1中，径向间隙调整螺钉11与修整电极座8螺纹连接，径向间隙调整螺钉11的径向与径向间隙调整件9保持一定间隙，并用径向卡圈10限制径向间隙调整螺钉11的轴向运动，当转动径向间隙调整螺钉11时，修整电极座8会沿径向间隙调整螺钉11的轴向运动，继而与径向间隙调整件9发生相对运动，达到沿砂轮3径向调整修整电极6与砂轮3间隙的目的。同理，轴向间隙调整件12、轴向卡圈14、轴向间隙调整螺钉13与径向间隙调整件9可以实现沿砂轮3轴向调整修整电极6与砂轮3间隙的目的。电刷调整螺钉17与轴向间隙调整件12通过螺钉连接，弹簧片16固定在轴向间隙调整件12上，通过调整电刷调整螺钉17即可调整弹簧片16和电刷15对砂轮杆4的压力并对电刷的磨削进行补偿。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.球形偶件凹球面在线电解修整装置，其特征在于包括：工件主轴(1)、砂轮(3)、电主轴(5)、修整电极(6)、间隙调整装置和电刷装置；工件主轴(1)和电主轴(5)的旋转轴线在同一平面内且两轴之间的夹角α满足 $\mathrm{\α}\∈[\arcsin \frac{D}{2R}-\arcsin \frac{d}{2R},\arcsin \frac{D}{2R}+\arcsin \frac{d}{2R}],$ 式中D为砂轮(3)的直径，d为球碗工件(2)内孔的直径，R为球碗工件(2)凹球面的半径，球碗工件(2)固定于工件主轴(1)上并在工件主轴(1)的带动下低速旋转，砂轮(3)固定于电主轴(5)上并在电主轴(5)的带动下高速旋转，球碗工件(2)和砂轮(3)的旋转运动轨迹包络成为球面；砂轮(3)相对于球碗工件(2)露出一部分，修整电极(6)固定于修整电极座(8)上，修整电极(6)上设有管接头(7)，磨削液通过管接头(7)及修整电极(6)内部所开的小孔喷洒在砂轮(3)的外露部分上进行在线电解修整；间隙调整装置对修整电极(6)与砂轮(3)之间的轴向间隙与径向间隙进行调整；电刷装置固定在间隙调整装置上并对砂轮(3)供电；所述的电刷装置包括电刷(15)、弹簧片(16)和电刷调整螺钉(17)；电刷(15)固定于弹簧片(16)上，弹簧片(16)通过电刷调整螺钉(17)与间隙调整装置连接，电刷调整螺钉(17)调整弹簧片(16)及电刷(15)对砂轮(3)的压力并对电刷(15)的磨损进行补偿。

2.根据权利要求1所述的球形偶件凹球面在线电解修整装置，其特征在于：所述的间隙调整装置包括径向间隙调整件(9)、径向卡圈(10)、径向间隙调整螺钉(11)、轴向间隙调整件(12)、轴向间隙调整螺钉(13)、轴向卡圈(14)；修整电极座(8)通过径向间隙调整螺钉(11)与径向间隙调整件(9)连接并可在径向间隙调整螺钉(11)的带动下沿径向运动，径向卡圈(10)用于限制径向间隙调整螺钉(11)的轴向运动；径向间隙调整件(9)通过轴向间隙调整螺钉(13)与轴向间隙调整件(12)连接并可在轴向间隙调整螺钉(13)的带动下沿轴向间隙调整螺钉(13)的轴向运动，轴向卡圈(14)用于限制轴向间隙调整螺钉(13)的轴向运动。

3.根据权利要求1或2所述的球形偶件凹球面在线电解修整装置，其特征在于：所述的工件主轴(1)和电主轴(5)的旋转轴线之间的夹角α＝45°。

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