CN103447640A - 一种实现旋转通液的电解磨削装置及其工作方法 - Google Patents

一种实现旋转通液的电解磨削装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可实现旋转通液的电解磨削装置及其工作方法，包括电主轴定子和电主轴转子，电主轴转子伸出端的内部开有一盲孔，下端通过装夹装置连接有导电磨轮，径向上开有若干通孔，通孔上下分别设有第一密封圈和第二密封圈进行密封；电主轴转子外侧设置一外罩，外罩与通孔对应位置开有中间孔；所述的电主轴转子和外罩之间设置有第一轴承和第二轴承。电解液从外罩的中间孔经过，从电主轴转子伸出端的通孔进入内部盲孔，随后经过装夹装置的中心孔从导电磨轮与工件的间隙向四周流出。本发明对电解液的压力、流量的要求较低，供液效果较好，特别适用于特殊几何形状如内孔、内型腔零件的电解磨削。

Description

一种实现旋转通液的电解磨削装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及电加工技术领域，具体是一种实现旋转通液的电解磨削装置及其工作方法。 
背景技术
电解磨削是结合电解作用和机械磨削作用的一种复合加工方法,它比电解加工有更高的精度和表面质量,比机械磨削有更高的效率和稳定性，且砂轮磨损量小，适用于磨削各种高强度、高硬度、热敏性、脆性等难磨削的导电金属材料。 
电解磨削过程中，一般需同时满足下述两个条件，其一是导电磨轮在旋转的同时要通过较大的电流，另一个是导电磨轮与工件之间须持续供给具有一定流速电解液。 
针对上述电解磨削第一个条件，一直以来，磨轮的导电大都直接使用碳刷或导电环。然而，由于增大导电磨轮转速可使电解间隙中电解液供应充分、交替迅速、同时提高机械磨削效率，使生产率提高，因此导电磨轮的速度在逐渐提高，特别是高速电主轴在电解磨削中应用，使得导电磨轮的转速大大提高，市场上的导电环或碳刷已越来越满足不了电解磨削加工的需求。导电环的额定电流和额定转速为负相关，在保证导电环使用寿命的前提下，额定电流高的导电环其额定转速难以满足电解磨削的加工要求，而额定转速高的导电环其额定电流一般较小。为此，发明人提出一种运用差动结构的导电方法，成功解决了大电流高转速导电的难题，其方法及装置已申请发明专利，申请号为201310125655.7。 
目前，电解磨削普遍采用喷射的供液方式，即用管子和扁平喷嘴向工作区域喷注电解液。该供液方式下需要使用一些特殊的喷射装置和合理的安装角度，以克服砂轮旋转时周边的气流层压力，同时，电解液也需要有较大的流量和适当的喷射压力。特别地，对于一些特殊几何形状的工件，如内孔、内型腔的电解磨削，采用喷射供液的方式，难以满足所有加工区都有一定流速的电解液的正常供给。 
另外，导电磨轮经常需要进行修整，很多时候难以采用在线修整的方 式完成，其重复拆卸、装夹耗时、耗力，且换装精度一般较低，需要通过调整找正来满足换装精度要求，这样会对加工精度带来一定影响。 
发明内容
本发明提供了一种可实现旋转通液的电解磨削装置及其工作方法，对电解液的压力、流量的要求较低，供液效果较好，适用于特殊几何形状如内孔、内型腔零件电解磨削的供液方式。 
本发明包括电主轴定子和电主轴转子，电主轴转子伸出端的内部开有一盲孔，下端通过有中心孔的装夹装置连接有导电磨轮，径向上开有n个通孔，通孔上下分别设有第一密封圈和第二密封圈进行密封；电主轴转子外侧设置一外罩，外罩与通孔对应位置开有中间孔；所述的电主轴转子和外罩之间设置有第一轴承和第二轴承。 
进一步改进，所述的外罩上端开有矩形出液槽，电主轴定子和电主轴转子间设有O型圈。 
进一步改进，所述的盲孔靠近下端为锥形。 
进一步改进，所述的电主轴转子伸出端径向通孔的直径
Figure BDA00003564023300021
通孔的个数
Figure BDA00003564023300022
所述电主轴伸出端的盲孔与锥孔的尺寸满足式
Figure BDA00003564023300023
且 
Figure BDA00003564023300024
其中D为电主轴转子的直径，φ0为电主轴转子（1）伸出端上通孔的直径，n为通孔的个数，d1为锥形孔下底圆直径，d2为锥形孔上底圆直径，h为锥形孔高度。 
进一步改进，所述的第一轴承内圈通过电主轴转子上轴肩定位，外圈通过外罩定位，第二轴承内圈通过弹性挡圈定位，外圈通过透盖定位。 
进一步改进，所述装夹装置包括弹簧夹头座、压紧螺母、弹簧夹头、弹簧夹头，其中弹簧夹头座与电主轴转子伸出端通过锥孔配合，并通过压紧螺母刚性连接，弹簧夹头座下端安装有弹簧夹头，弹簧夹头与弹簧夹头座也通过锥孔配合，并通过弹簧夹头螺母刚性连接，导电磨轮通过其空心装夹柄装夹在弹簧夹头上。 
本发明还提供了一种实现旋转通液的电解磨削装置的工作方法：电解液从外罩的中间孔经过，从电主轴转子伸出端的通孔进入内部盲孔，随后 经过装夹装置的中心孔从导电磨轮与工件的间隙向四周流出。 
本发明的有益效果在于： 
1、本发明采用穿流供液法，电解液从导电磨轮内部进入加工间隙，对电解液的压力、流量的要求较低，供液效果较好，同时省去了喷射装置及喷嘴几何形状的设计，特别适用于特殊几何形状如内孔、内型腔零件的电解磨削。 
2、本发明特别适用于一些特殊形状如内孔、内型腔的电解磨削，弥补了目前喷射供液方式存在的缺陷，拓展了电解磨削的工程应用。 
3、本发明中可将导电磨轮装夹装置整体取下进行导电磨轮的修整，可提高砂轮修正时的换装效率并减小由于直接拆卸、安装导电磨轮而带来的误差。 
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图。 
图2为本发明装夹装置示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。 
图1是本发明一种实施例的结构示意图。上部虚线框为一种实现大电流高转速导电的电解磨削装置，已申请专利，申请号201310125655.7，该部分用联轴器将多个相同的导电环串联连接，导电环转子接高速联轴器，定子接低速联轴器，同时利用带轮传动装置分配各联轴器的转速，使各导电环转子与定子的相对转速均相等,实现了低速导电环用于数倍于其转子与定子额定转速的导电磨轮的持续供电。本发明可在上述装置的基础上实现自上而下的旋转通液，也在普通电解磨削装置中使用。 
本发明的装置包括电主轴转子（1）、外罩（4）、第一轴承（2a）,第二轴承（2b）、弹性挡圈（15）、第一密封圈（3a）,第二密封圈（3b）及透盖（5），其中，电主轴转子（1）伸出端的内部开有一盲孔，盲孔靠近下端为锥形，电主轴转子（1）伸出端下端通过有中心孔的装夹装置连接有导电磨轮，径向上开有n个通孔，通孔上下分别设有第一密封圈（3a）和第二密封圈（3b）进行密封，密封圈（3a）用于防止电解液向上流入电主轴，密 封圈（3b）用于防止电解液向下流出通液装置。电主轴转子（1）外侧设置一外罩（4），外罩（4）上端通过第二螺钉（14b）与电主轴端盖（16）固定，外罩（4）与电主轴转子（1）伸出端之间设置有一对不锈钢轴承，第一轴承（2a）内圈通过电主轴转子（1）上轴肩定位，外圈通过外罩（4）定位，第二轴承（2b）内圈通过弹性挡圈（15）定位，外圈通过透盖（5）定位，透盖（5）由第一螺钉（14a）固定在外罩（4）下端. 
密封圈的选择须综合考虑来自电解液的压力和电主轴转子（1）的转速，由于所需电解液压力在1MPa左右即可、电主轴线速度6m/s左右，这里可选用耐压型氟橡胶骨架油封来密封。 
所述外罩（4）上端与电主轴端盖（16）间开有矩形出液槽，该矩形出液槽用来防止第一密封圈（3a）泄露时电解液流入电主轴。同时，可以在电主轴转子（1）与电主轴定子（18）之间设置O型圈（17），该O型圈（17）能进一步防止电解液进入电主轴。 
为保证电主轴转子的强度及刚度在安全范围内，所述电主轴转子1直径D为50mm伸出端通孔的直径φ0＜5mm，通孔的个数n≤10，所述电主轴伸出端的盲孔与锥孔的尺寸满足式
Figure BDA00003564023300041
且17mm＜d1＜d2＜33mm，以上式中，φ0为电主轴转子伸出端上通孔的直径，n为通孔的个数，d1为锥形孔下底圆直径，d2为锥形孔上底圆直径，h为锥形孔高度。 
本发明还可以增加一个装夹装置，其放大图如图2所示，包括弹簧夹头座（6）、压紧螺母（13）、弹簧夹头（6）、弹簧夹头螺母（7），其中，弹簧夹头座（6）与电主轴转子（1）伸出端通过锥孔配合，并通过压紧螺母（13）刚性连接，弹簧夹头（6）与弹簧夹头座（12）也通过锥孔配合，并通过弹簧夹头螺母（7）刚性连接，导电磨轮（11）通过其空心装夹柄装夹在弹簧夹头（6）上。导电磨轮（11）需取下修整时，可拧开压紧螺母（13），将导电磨轮装夹装置整体取下，修整后再整体安装到电主轴转子（1）上。 
本发明进行电解磨削时，电主轴转子转动方向如箭头所示顺时针方向，导电装置图1虚线部分最上端的导电环接直流电源负极，工件（8）接直流电源正极，安装在工作台（9）上的夹具（10）内。压强为1MPa左右的电解液如箭头所示流入外罩（4），在压力作用下从电主轴转子（1）伸出端的 预留通孔进入内部盲孔，随后电解液依次经过弹簧夹头座（6）、弹簧夹头（12）、导电磨轮（11），最后从导电磨轮（11）与工件（8）之间的间隙向四周流出。 
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。 

Claims (7)

1.一种实现旋转通液的电解磨削装置，包括电主轴定子（18）和电主轴转子（1），其特征在于：电主轴转子（1）伸出端的内部开有一盲孔，下端通过有中心孔的装夹装置连接有导电磨轮（11），径向上开有n个通孔，通孔上下分别设有第一密封圈（3a）和第二密封圈（3b）进行密封；电主轴转子（1）外侧设置一外罩（4），外罩（4）与通孔对应位置开有中间孔；所述的电主轴转子（1）和外罩（4）之间设置有第一轴承（2a）和第二轴承（2b）。
2.根据权利要求1所述的实现旋转通液的电解磨削装置，其特征在于：所述的外罩（4）上端开有矩形出液槽，电主轴定子（18）和电主轴转子（1）间设有O型圈（17）。
3.根据权利要求1所述的实现旋转通液的电解磨削装置，其特征在于：所述的盲孔靠近下端为锥形。
4.根据权利要求3所述的实现旋转通液的电解磨削装置，其特征在于：所述的电主轴转子（1）伸出端径向通孔的直径
Figure FDA00003564023200011
通孔的个数
Figure FDA00003564023200012
所述电主轴伸出端的盲孔与锥孔的尺寸满足式
Figure FDA00003564023200013
且
Figure FDA00003564023200014
其中D为电主轴转子（1）的直径，φ0为电主轴转子（1）伸出端上通孔的直径，n为通孔的个数，d1为锥形孔下底圆直径，d2为锥形孔上底圆直径，h为锥形孔高度。
5.根据权利要求1所述的实现旋转通液的电解磨削装置，其特征在于：所述的第一轴承（2a）内圈通过电主轴转子（1）上轴肩定位，外圈通过外罩（4）定位，第二轴承（2b）内圈通过弹性挡圈（15）定位，外圈通过透盖（5）定位。
6.根据以上任意一项权利要求所述的实现旋转通液的电解磨削装置，其特征在于：所述装夹装置包括弹簧夹头座（6）、压紧螺母（13）、弹簧夹头（6）、弹簧夹头（12），其中弹簧夹头座（6）与电主轴转子（1）伸出端通过锥孔配合，并通过压紧螺母（13）刚性连接，弹簧夹头座（6）下端安装有弹簧夹头（12），弹簧夹头（12）与弹簧夹头座（6）也通过锥孔配合，并通过弹簧夹头螺母（7）刚性连接，导电磨轮（11）通过其空心装夹柄装夹在弹簧夹头（6）上。
7.一种权利要求1所述的实现旋转通液的电解磨削装置的工作方法，其特征在于：电解液从外罩（4）的中间孔经过，从电主轴转子（1）伸出端的通孔进入内部盲孔，随后经过装夹装置的中心孔从导电磨轮（11）与工件（8）的间隙向四周流出。
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