CN102581400B - 行星式跟踪喷头六轴五联动电解研抛机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行星式跟踪喷头六轴五联动电解研抛机，控制C轴的旋转盘托架安装在X-Y轴移动工作台上，在托架A上设有控制A轴旋转的步进电机A，控制B轴旋转的步进电机B设置在托架B上；磨头与主轴电机连接，在旋转盘托架上设有步进电机C，步进电机C通过蜗杆、涡轮驱动旋转台分度转动，在旋转台上设有组合凹模；电解酸液行星跟踪机构包括电解电源、电解液行星跟踪步进电机和的喷头，与磨头同步运动的喷头与电解液行星跟踪步进电机连接；步进电机A、步进电机B、步进电机C、电解液行星跟踪步进电机和主轴电机均与控制系统连接。本发明实现高效、高精度电解研磨加工，误差小，一致性好，表面平整光洁。
Description
技术领域
本发明涉及一种对齿形进行加工的研抛机，具体地说是一种行星式跟踪喷头六轴五联动电解研抛机。
背景技术
齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。现行齿形凹模采用手动砂轮机带动金刚石磨头进行抛光，因空间狭小，加工难度大；而且实现规划抛光路径误差大，一致性差，表面粗糙度值大。传统的采用手动砂轮机进行抛光的方式已不能满足现阶段齿形加工精度的要求。
电解加工不存在切削力，加工表面无残留和变形，利用电解原理，模具表面喷洒酸液，在磨头接通电源负极，在模具端接通正极，在模具表面形成一层钝化膜，这层钝化模阻碍金属溶解去除，在高速旋转的金刚石磨头的作用下，模具凸凹不平表面上凸起的点钝化膜被磨削去除，露出新的金属被电解去除，如此交替进行，可实现电解研磨抛光。
电解研磨抛光技术在微小圆孔的研磨抛光中得到很好应用，但针对花键齿腔内狭小复杂曲面，现有的数控加工机床效率很低，编程复杂，实现曲面加工难度很大，且电解加工的酸液有环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种行星式跟踪喷头六轴五联动电解研抛机，该研抛机采用A/B轴摆动与X、Y、Z轴联动的五轴联动和第六轴C轴分度的数控机床，保证了磨头始终在每一齿的同一起刀点开始圆角研抛。利用电解原理，采用酸液喷头行星跟踪磨头和酸液在模具型腔内从上往下喷洒机构，形成环保的酸液密封自动回收到处理系统，并实现高效、高精度电解研磨加工。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种行星式跟踪喷头六轴五联动电解研抛机，其特征在于：该研抛机包括控制系统、X-Y轴移动工作台、Z轴移动工作台、旋转盘托架、托架A、托架B、电解酸液行星跟踪机构和磨头；控制C轴的旋转盘托架安装在X-Y轴移动工作台上，控制A轴的托架A安装在Z轴移动工作台上；在托架A上设有控制A轴旋转的步进电机A，步进电机A与轴连接；在轴上设有托架B，控制B轴旋转的步进电机B设置在托架B上；在托架B上设有主轴电机，磨头与主轴电机连接，在主轴电机与磨头间设有绝缘装置；在旋转盘托架上设有步进电机C，步进电机C通过蜗杆、涡轮驱动旋转台分度转动，在旋转台上设有组合凹模；电解酸液行星跟踪机构包括电解电源、电解液步进电机和的喷头，与磨头同步运动的喷头与电解液步进电机连接；步进电机A、步进电机B、步进电机C、电解液步进电机和主轴电机均与控制系统连接。
本发明中，在旋转盘托架与组合凹模之间设有绝缘垫，在组合凹模上设有绝缘及密封罩，绝缘及密封罩通过压板压在组合凹模上。
电解酸液行星跟踪机构还包括伸缩胶管、轴套、调节阀、电机和泵和酸液流回酸液箱，轴套设置在组合凹模的下端，伸缩胶管的一端套装在轴套上，另一端与酸液流回酸液箱连接；喷头通过调节阀、电机和泵与酸液流回酸液箱连接。
磨头为圆柱形且由金刚石制成，磨头前端有圆角，直径在4-12mm，圆角半径在2-6mm。
本发明采用仿手工抛光联动进给和摆动的方式，采用A/B轴摆动与X、Y、Z轴联动的五轴联动数控机床，设计A/B轴摆动旋转头机构，实现小空间高效高精度； 采用工作台C轴分度，保证磨头始终在每一齿的同一起刀点开始圆角研抛，设计分度机构；用酸液喷头行星跟踪磨头的方式，只对研抛曲面喷洒酸液，增加电解效率，减少酸液用量，设计行星跟踪机构；依据在一定电压范围内电解，阳极模具表面生成钝化膜阻碍溶解金属的原理，采用金刚石磨头，通过金刚石磨粒保证工具负极与模具工件正极间隙的条件下，对准研抛曲面喷洒酸液，磨头圆角以2-4Mpa压力，可调整，磨头转速在1500-3000转/分，进给速度每一往返圆弧进给0.005-0.5mm或每一往返渐开线进给0.005-0.5mm，对研抛曲面进行规划轨迹走刀抛光；酸液在模具型腔内从上往下喷洒，减少环境污染范围，设计密封自动回收到处理系统。
本发明采用A/B轴摆动与X、Y、Z轴联动的五轴联动和第六轴C轴分度的数控机床，保证了磨头始终在每一齿的同一起刀点开始圆角研抛。采用酸液喷头行星跟踪磨头和酸液在模具型腔内从上往下喷洒机构，形成环保的酸液密封自动回收到处理系统，并实现高效、高精度电解研磨加工，误差小，一致性好，表面平整光洁。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2 是本发明中研抛磨头与喷头对刀示意图。
具体实施方式
一种行星式跟踪喷头六轴五联动电解研抛机，见图1，该研抛机包括控制系统1、X-Y轴移动工作台2、Z轴移动工作台3、旋转盘托架4、托架A 5、托架B 13、电解酸液行星跟踪机构50和磨头21。控制C轴的旋转盘托架4安装在X-Y轴移动工作台2上，控制A轴的托架A安装在Z轴移动工作台3上。在托架A5上设有控制A轴旋转的步进电机A 6，齿轮7、同步齿形带8、齿轮9、轴10、轴承11、轴承12，由CNC控制系统1和步进电机6带动，实现工作台A转动。轴10上安装托架B13，托架13上安装控制B轴旋转的步进电机B14、同步齿形带15、齿轮、蜗轮蜗杆机构16，轴29，由CNC控制系统1和步进电机B14带动，实现工作台B转动。托架B 13上安装主轴电机17、轴承19、绝缘装置20、磨头21、碳刷22、，实现高速带电旋转；涡轮轴上安装电解液步进电机23、行星轮24、定轮25、轴承18、轴承28、喷头26、旋转支架27、软管42、管机头43实现行星跟踪喷液，保证电解效率和效果。
磨头21为圆柱形且由金刚石制成，磨头前端有圆角，直径在4-12mm，圆角半径在2-6mm。在旋转盘托架4上设有步进电机C 31，步进电机C 31通过蜗杆32、涡轮33与旋转台34连接，在旋转台34上设有组合凹模36。在旋转盘托架4与组合凹模36之间设有绝缘垫35，在组合凹模36上设有绝缘及密封罩37，绝缘及密封罩37通过压板47压在组合凹模36上，在步进电机31带动下，通过蜗轮蜗杆机构，实现C轴分度，凹模上安装铜卡38,接通阳极电源；绝缘及密封罩37实现酸液不溅出，绝缘垫35实现酸液从凹模下端流出，伸缩胶管39套在轴套40上，酸液流回酸液箱46，酸液通过电机和泵45及调节阀44实现供给。
电解酸液行星跟踪机构50包括电解液步进电机23和的喷头26，与磨头21同步运动的喷头26与电解液步进电机23连接；步进电机A 6、步进电机B 14、步进电机C 31、电解液步进电机23和主轴电机17均与控制系统1连接。
电解酸液行星跟踪机构50还包括伸缩胶管39、轴套40、调节阀44、电机和泵45和酸液流回酸液箱46，轴套40设置在组合凹模36的下端，伸缩胶管39的一端套装在轴套40上，另一端与酸液流回酸液箱46连接；喷头26通过调节阀44、电机和泵45与酸液流回酸液箱46连接。在轴套40与旋转台34之间设有轴承41。
图2 是本发明中研抛磨头与喷头对刀示意图。对刀，磨头的下端面中点设为齿根圆中点，将行星式喷头26调整为沿直径线正对齿根圆中点并喷酸液； 接通正负极电源30。 启动磨头旋转电机17。
磨头走刀路线为在X-Y平面沿齿渐开线轮廓，同时调整A/B轴转角，保持磨头圆角与研抛模面接触，在X-Z面走出R圆弧，沿齿渐开线轮廓进给为在X-Z面往复走出R圆弧进0.005-0.05mm。
磨头走刀路线为在X-Z面R圆弧轮廓，同时调整A/B轴转角，保持磨头圆角与研抛模面接触，在X-Y平面走渐开线轮廓，沿圆弧轮廓进给为在X-Y面往复走出渐开线轮廓进0.005-0.05mm。
本发明采用A/B轴摆动与X、Y、Z轴联动的五轴联动和第六轴C轴分度的数控机床，保证了磨头始终在每一齿的同一起刀点开始圆角研抛。采用酸液喷头行星跟踪磨头和酸液在模具型腔内从上往下喷洒机构，形成环保的酸液密封自动回收到处理系统，并实现高效、高精度电解研磨加工。
Claims (2)
1.一种行星式跟踪喷头六轴五联动电解研抛机，其特征在于：该研抛机包括控制系统（1）、X-Y轴移动工作台（2）、Z轴移动工作台（3）、旋转盘托架（4）、托架A（5）、托架B（13）、电解酸液行星跟踪机构（50）和磨头（21）；控制C轴的旋转盘托架（4）安装在X-Y轴移动工作台（2）上，控制A轴的托架A（5）安装在Z轴移动工作台（3）上；在托架A（5）上设有控制A轴旋转的步进电机A（6），步进电机A（6）与轴（10）连接；在轴（10）上设有托架B（13），控制B轴旋转的步进电机B（14）设置在托架B（13）上；在托架B（13）上设有主轴电机（17），磨头（21）与主轴电机（17）连接，在主轴电机（17）与磨头（21）间设有绝缘装置（20）；在旋转盘托架（4）上设有步进电机C（31），步进电机C（31）通过蜗杆（32）、涡轮（33）与旋转台（34）连接，在旋转台（34）上设有组合凹模（36）；电解酸液行星跟踪机构（50）包括电解电源、电解液步进电机（23）和喷头（26），与磨头（21）同步运动的喷头（26）与电解液步进电机（23）连接；步进电机A（6）、步进电机B（14）、步进电机C（31）、电解液步进电机（23）和主轴电机（17）均与控制系统（1）连接；在旋转盘托架（4）与组合凹模（36）之间设有绝缘垫（35），在组合凹模（36）上设有绝缘及密封罩（37），绝缘及密封罩（37）通过压板（47）压在组合凹模（36）上；电解酸液行星跟踪机构（50）还包括伸缩胶管（39）、轴套（40）、调节阀（44）、电机和泵（45）和酸液流回酸液箱（46），轴套（40）设置在组合凹模（36）的下端，伸缩胶管（39）的一端套装在轴套（40）上，另一端与酸液流回酸液箱（46）连接；喷头（26）通过调节阀（44）、电机和泵（45）与酸液流回酸液箱（46）连接。
2.根据权利要求1所述的行星式跟踪喷头六轴五联动电解研抛机，其特征在于：磨头（21）为圆柱形且由金刚石制成，磨头（21）前端有圆角，直径在4-12mm，圆角半径在2-6mm。
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