CN103769957A - 一种电化学成型砂轮磨削加工装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电化学成型砂轮磨削加工装置及加工方法。现在产品对形状精度要求越来越高，需要达到0.01mm甚至0.001mm级别的精度，直接导致砂轮使用寿命的下降，无法满足工业批量生产需求，增加企业生产成本。本发明包括电源和机床床身，其特征在于所述机床床身上设置轴座和工作台，轴座上安装机床主轴，工作台上放置待加工工件，所述的机床主轴连接电源负极，机床床身连接电源正极，机床主轴的外端设置砂轮，所述的砂轮包括基体和磨削部，所述的磨削部由磨料和砂轮结合剂构成，所述的基体和砂轮结合剂为导电材料。本发明加工效率高：砂轮使用寿命长，加工的产品力学性能好。

Description

一种电化学成型砂轮磨削加工装置及加工方法
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种电化学成型砂轮磨削加工装置及加工方法。
背景技术
成型砂轮磨削在金属加工技术领域有着十分广泛的应用，如刀具的刃磨、导轨的加工、深孔的加工等。成型砂轮磨削是将砂轮修整成与工件形面完全吻合的反形面，然后切入磨削，以获得所需要的形状。其特点是生产效率高，加工精度稳定。其最大的不足在于使用寿命不长，在加工一定数量的产品后，由于砂轮成型面磨损的不均匀性，导致砂轮形状的改变，直接致使产品精度的丧失。现在产品对形状精度要求越来越高，需要达到0.01mm甚至0.001mm级别的精度，直接导致砂轮使用寿命的下降，无法满足工业批量生产需求，增加企业生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电化学成型砂轮磨削加工装置及加工方法，能有效延长砂轮使用寿命，确保磨削精度，降低企业生产成本。
为此，本发明采取如下技术方案：一种电化学成型砂轮磨削加工装置，包括电源和机床床身，其特征在于所述机床床身上设置轴座和工作台，轴座上安装机床主轴，工作台上放置待加工工件，所述的机床主轴连接电源负极，机床床身连接电源正极，机床主轴的外端设置砂轮，所述的砂轮包括基体和磨削部，所述的磨削部由磨料和砂轮结合剂构成，所述的基体和砂轮结合剂为导电材料。
所述的基体为金属材料，所述的砂轮结合剂为石墨或导电性树脂。
所述的砂轮制成与待加工工件相吻合的反形面，所述的磨料与砂轮结合剂处于同一平面或曲面上，对砂轮结合剂进行去除处理，得到磨料比砂轮结合剂高出0.1mm-1mm。
根据磨削的材料选择合适的磨料，加工普通碳素钢或不锈钢可采用刚玉磨料，加工钛合金可选用金刚石或立方碳化硼磨料。
所述磨料与砂轮结合剂的配比为1：1～5，获得120～300目数的磨削区。
所述机床床身与机床主轴之间设置绝缘板。
所述的电源与机床主轴采用碳刷进行连接，所述的电源采用脉冲电源。加工装置实现主轴的旋转，并根据加工工件的要求实现工作台X、Y、Z向的运动，其运动都采用数控控制，保证定位精度。
采用上述的加工装置进行工件加工的工艺如下,先将工件放置到工作台，使砂轮与工件之间充满加工液，加工液是NaCl溶液和NaNo3溶液的混合液，NaCl溶液的浓度为250g/L，NaNo3溶液的浓度为400g/L；启动电源，在电源电流的作用下由砂轮对工件进行电化学加工，并形成钝化膜，由磨料对钝化膜进行去除并再次进行电化学加工，如此反复实现加工。
本发明的有益效果如下：
1.加工效率高：通过采用电化学加工，能够快速实现粗加工，加工中磨削钝化膜也较磨削工件加工容易，；
2、砂轮使用寿命长：采用电化学磨削，加工时砂轮磨损小，能极大地延长砂轮的使用寿命，至少增加50%。
3、较普通砂轮磨削，加工表面无毛刺，无加工应力变形，加工的产品力学性能好。
附图说明
图1为加工磨削导轨类产品的本发明的结构示意图
图2为适用与切口铣刀片的开刃的本发明的结构示意图
图3为做深孔加工的本发明的结构示意图
图4为成型砂轮的结构示意图
图5为成型砂轮的端部结构示意图。
图中：1、加工工件；2、砂轮；3、机床主轴；4、碳刷；5、轴座6、绝缘板；7、机床床身；8、机床工作台；9、电源10、基体11、磨料12、砂轮结合剂。
具体实施例
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1-3所示的一种电化学成型砂轮磨削加工装置，包括电源9和机床床身7，机床床身9上设置轴座5和工作台8，轴座5上安装机床主轴3，工作台8上放置待加工工件1，机床主轴3连接电源负极，机床床身7连接电源正极，机床主轴3的外端设置砂轮2，砂轮2包括基体10和磨削部，磨削部由磨料11和砂轮结合剂12构成，基体10和砂轮结合剂12为导电材料。基体10为金属材料，砂轮结合剂12为石墨或导电性树脂。
如图4-5所示，砂轮制成与待加工工件相吻合的反形面，磨料11与砂轮结合剂12处于同一平面或曲面上，对砂轮结合剂12进行去除处理，得到磨料11比砂轮结合剂12高出0.1mm-1mm。根据磨削的材料选择合适的磨料11，加工普通碳素钢或不锈钢可采用刚玉磨料，加工钛合金可选用金刚石和立方碳化硼磨料。磨料11与砂轮结合剂12的配比一般为1：1，获得一定目数的磨削区。机床床身7与机床主轴3之间设置绝缘板6。电源9与机床主轴3采用碳刷4进行连接，电源9采用脉冲电源。加工装置实现主轴的旋转，并根据加工工件的要求实现工作台X、Y、Z向的运动，其运动都采用数控控制，保证定位精度。
对钛合金工件进行加工，磨料采用金刚石，砂轮结合剂采用石墨，磨料与砂轮结合剂的配比为1：4；获得200目数的磨削区。
之后将工件放置到工作台，使砂轮与工件之间充满加工液，加工液是采用12％～18％NaCl溶液，启动电源，在电源电流的作用（电压在20V～25V左右）下由砂轮对工件进行电化学加工，并形成钝化膜，由磨料对钝化膜进行去除并再次进行电化学加工，如此反复实现加工。
需要特别指出的是，上述实施例的方式仅限于描述实施例，但本发明不止局限于上述方式，且本领域的技术人员据此可在不脱离本发明的范围内方便的进行修饰，因此本发明的范围应当包括本发明所揭示的原理和新特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种电化学成型砂轮磨削加工装置，包括电源和机床床身，其特征在于所述机床床身上设置轴座和工作台，轴座上安装机床主轴，工作台上放置待加工工件，所述的机床主轴连接电源负极，机床床身连接电源正极，机床主轴的外端设置砂轮，所述的砂轮包括基体和磨削部，所述的磨削部由磨料和砂轮结合剂构成，所述的基体和砂轮结合剂为导电材料。
2.如权利要求1所述的一种电化学成型砂轮磨削加工装置，其特征在于所述的基体为金属材料，所述的砂轮结合剂为石墨或导电性树脂。
3.如权利要求1或2所述的任一种电化学成型砂轮磨削加工装置，其特征在于所述的砂轮制成与待加工工件相吻合的反形面，所述的磨料与砂轮结合剂处于同一平面或曲面上，对砂轮结合剂进行去除处理，得到磨料比砂轮结合剂高出0.1mm-1mm。
4.如权利要求3所述的一种电化学成型砂轮磨削加工装置，其特征在于根据磨削的材料选择合适的磨料，加工普通碳素钢或不锈钢采用刚玉磨料，加工钛合金选用金刚石或立方碳化硼磨料。
5.如权利要求4所述的一种电化学成型砂轮磨削加工装置，其特征在于所述磨料与砂轮结合剂按体积的配比为1：1～5，获得120～300目数的磨削区。
6.如权利要求5所述的一种电化学成型砂轮磨削加工装置，其特征在于所述机床床身与机床主轴之间设置绝缘板。
7.如权利要求6所述的一种电化学成型砂轮磨削加工装置，其特征在于所述的电源与机床主轴采用碳刷进行连接，所述的电源采用脉冲电源。
8.一种电化学成型砂轮磨削加工工艺，其特征在于采用权利要求1-7任一所述的加工装置对工件进行加工，先将工件放置到工作台，使砂轮与工件之间充满加工液，加工液是NaCl溶液和NaNo3溶液的混合液，NaCl溶液的浓度为250g/L，NaNo3溶液的浓度为400g/L；启动电源，在电源电流的作用下由砂轮对工件进行电化学加工，并形成钝化膜，由磨料对钝化膜进行去除并再次进行电化学加工，如此反复实现加工。
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