CN105033375A - 一种超精密轴类零件电磨削加工装置及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超精密轴类零件电磨削加工装置及其加工工艺，包括底座、立柱、横梁、工作台、横向气体静压导轨、纵向气体静压导轨、竖直气体静压导轨、溜板、滑板、横向驱动电机、纵向驱动电机、竖直驱动电机、主轴、转台、正电极、负电极、脉冲电源及CNC控制系统，其加工工艺，包括加工程序编制、工件夹装、磨削加工及拆除工件并复位等四步。本发明较传统的加工设备加工精度高，抗震吸能能力好，同时加工时实现了刀具与工件间非接触加工，从而一方面避免了传统切削加工时刀具与加工件相接触的弊端，提高了加工磨削量的控制精度，另一方面也实现了超硬、脆材料的超精密加工，扩展了超精加工的加工范围。

Description

一种超精密轴类零件电磨削加工装置及加工工艺

技术领域

本发明涉及一种超硬、脆材料的超精密加工设备技术领域，尤其是一种超精密轴类零件电磨削加工装置及加工工艺。

背景技术

目前超精密机床是超精密加工的基础，加工工艺基于传统的金属切削工艺改进而来，随着新型材料不断出现，超硬、脆等特殊材料在机械精密轴类零件中开始广泛应用，对这些材料采用传统的金属切削方法进行超精密加工时一方面传统的合金刀具对该类材料的切削性能不足，加工效率低下且能耗及刀具损耗极大，且加工精度也相对较差，另一方面传统的金属刀具对该类材料进行切削加工时，尤其是针对脆性材料时，由于刀具会对所加工材料表面产生加大压力，从而极易造成加工工件损毁，因此使用传统的加工方法对新兴的超硬、脆材料零件进行加工非常困难，甚至无法实现，因此需要开发一种针对超硬、脆等特殊材料的新型加工设备及加工方法，以解决当前对超硬、脆等特殊材料零件加工难的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可广泛应用于导电材质的超硬、脆特殊材料的高精度加工设备及其加工工艺。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超精密轴类零件电磨削加工装置，包括底座、立柱、横梁、工作台、横向气体静压导轨、纵向气体静压导轨、竖直气体静压导轨、溜板、滑板、横向驱动电机、纵向驱动电机、竖直驱动电机、主轴、转台、正电极、负电极、脉冲电源及CNC控制系统，其中立柱分别与底座及横梁连接，并与底座及横梁相互垂直，工作台、横向气体静压导轨及横向驱动电机均安装在底座上表面，其中横向气体静压导轨轴线另与横梁垂直，其中工作台另通过横向气体静压导轨与底座滑动连接，横向气体静压导轨另与横向驱动电机连接，纵向气体静压导轨及纵向驱动电机均安装在横梁上，其中纵向气体静压导轨与横梁轴线平行分布，溜板另通过纵向驱动电机与纵向气体静压导轨滑动连接，竖直气体静压导轨及竖直驱动电机均安装在溜板上，且竖直气体静压导轨轴线与底座上表面垂直分布，滑板另通过竖直驱动电机与竖直气体静压导轨滑动连接，主轴安装在滑板上，其末端设旋转驱动机构，前端设正电极，且正电极通过绝缘块与主轴连接，工作台上表面另转台，且转台上表面设负电极及工件夹具，其负电极与工件夹具电气连接，脉冲电源及CNC控制系统另与底座侧表面连接，且CNC控制系统分别与横向驱动电机、纵向驱动电机、竖直驱动电机及脉冲电源电气连接，脉冲电源另分别与正电极、负电极电气连接。

进一步的，所述的底座为花岗岩材质。

进一步的，所述的横向驱动电机、纵向驱动电机及竖直驱动电机均为直线电机。

进一步的，所述的转台为气体静压转台。

进一步的，所述的正电极、负电极均包括碳刷及极板，其中碳刷通过压紧机构与极板相抵，其中正电极极板呈圆柱形。

进一步的，所述的转台及旋转驱动机构均由力矩电机驱动。

进一步的，所述的横向气体静压导轨、纵向气体静压导轨、竖直气体静压导轨、转台及旋转驱动机构均另设高精度光栅线位移传感器及高精度圆盘编码器，且高精度光栅线位移传感器及高精度圆盘编码器另与CNC控制系统电气连接。

一种利用上述超精密轴类零件电磨削加工装置的加工工艺，包括如下步骤：

第一步，加工程序编制，首先根据所加工零件的加工工艺，编制相应的加工程序，并将编制好的加工程序下载到加工设备的CNC控制系统中并存储；

第二步，工件夹装，将待加工的零件毛坯件安装到工件夹具上，并是零件毛坯件通过工件夹具与负电极电气连接

第三步，磨削加工，完成零件毛坯件安装后，然后启动加工设备，并使加工设备按CNC控制系统中所存储的相应的加工程序运行，磨削时由正电极接近零件毛坯件，且正电极与零件毛坯件间间距为正电极与零件毛坯件间发生稳定放电现象即可；

第四步，拆除工件并复位，待完成对毛坯零件磨削加工后，将完成加工的零件毛坯件从加工设备上取下，并将加工设备各驱动轴进行复位，以待再次进行加工作业。

本发明较传统的加工设备具有以下有点：

1、本发明机械传动部件均采用气体静压结构，通过气膜的均化作用提高各坐标轴的精度，且直线轴另均采用直线电机驱动并配备高精度光栅线位移传感器进行信息反馈，转台通过力矩电机直接驱动，并配置高精度圆盘编码器，极大的提高各坐标轴的运动精度和定位精度，同时另采用了稳定性及减震性能良好的花岗岩床身，从而达到提高设备加工精度的目的；

2、对工件的磨削加工采用正负电极放放电磨削加工，一方面提高了加工磨削量的控制精度，另一方面也避免了传统车刀加工时刀具与加工件相接触的弊端，有效的克服了传统加工刀具易对工件造成压力而造成被加工工件损毁的弊端，从而满足各种超硬、脆特材料零件的加工需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明加工工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种超精密轴类零件电磨削加工装置，包括底座1、立柱2、横梁3、工作台4、横向气体静压导轨5、纵向气体静压导轨6、竖直气体静压导轨7、溜板8、滑板9、横向驱动电机10、纵向驱动电机11、竖直驱动电机12、主轴13、转台14、正电极15、负电极16、脉冲电源17及CNC控制系统18，其中立柱2分别与底座1及横梁3连接，并与底座1及横梁3相互垂直，工作台4、横向气体静压导轨5及横向驱动电机10均安装在底座1上表面，其中横向气体静压导轨5轴线另与横梁3垂直，其中工作台4另通过横向气体静压导轨5与底座1滑动连接，横向气体静压导轨5另与横向驱动电机10连接，纵向气体静压导轨6及纵向驱动电机11均安装在横梁3上，其中纵向气体静压导轨6与横梁3轴线平行分布，溜板8另通过纵向驱动电机11与纵向气体静压导轨6滑动连接，竖直气体静压导轨7及竖直驱动电机12均安装在溜板8上，且竖直气体静压导轨7轴线与底座1上表面垂直分布，滑板9另通过竖直驱动电机12与竖直气体静压导轨12滑动连接，主轴13安装在滑板9上，其末端设旋转驱动机构19，前端设正电极15，且正电极15通过绝缘块20与主轴13连接，工作台4上表面另转台14，且转台14上表面设负电极16及工件夹具21，其负电极16与工件夹具21电气连接，脉冲电源17及CNC控制系统18另与底座1侧表面连接，且CNC控制系统18分别与横向驱动电机10、纵向驱动电机11、竖直驱动电机12及脉冲电源17电气连接，脉冲电源17另分别与正电极15、负电极16电气连接。

本实施例中，所述的底座1为花岗岩材质。

本实施例中，所述的横向驱动电机10、纵向驱动电机11及竖直驱动电机12均为直线电机。

本实施例中，所述的转台14为气体静压转台。

本实施例中，所述的正电极15、负电极16均包括碳刷及极板，其中碳刷通过压紧机构与极板相抵，其中正电极极板呈圆柱形。

本实施例中，所述的转台14及旋转驱动机19构均由力矩电机驱动。

本实施例中，所述的横向气体静压导轨5、纵向气体静压导轨6、竖直气体静压导轨7、转台14及旋转驱动机构19均另设高精度光栅线位移传感器及高精度圆盘编码器，且高精度光栅线位移传感器及高精度圆盘编码器另与CNC控制系统18电气连接。

如图2所示的一种超精密轴类零件电磨削加工装置的加工工艺，包括如下步骤：

第一步，加工程序编制，首先根据所加工零件的加工工艺，编制相应的加工程序，并将编制好的加工程序下载到加工设备的CNC控制系统中并存储；

第二步，工件夹装，将待加工的零件毛坯件安装到工件夹具上，并是零件毛坯件通过工件夹具与负电极电气连接

第三步，磨削加工，完成零件毛坯件安装后，然后启动加工设备，并使加工设备按CNC控制系统中所存储的相应的加工程序运行，磨削时由正电极接近零件毛坯件，且正电极与零件毛坯件间间距为正电极与零件毛坯件间发生稳定放电现象即可；

第四步，拆除工件并复位，待完成对毛坯零件磨削加工后，将完成加工的零件毛坯件从加工设备上取下，并将加工设备各驱动轴进行复位，以待再次进行加工作业。

通过上述实施例，本实施例的机械传动部件均采用气体静压结构，通过气膜的均化作用提高各坐标轴的精度，且直线轴另均采用直线电机驱动并配备高精度光栅线位移传感器进行信息反馈，转台通过力矩电机直接驱动，并配置高精度圆盘编码器，极大的提高各坐标轴的运动精度和定位精度，同时另采用了稳定性及减震性能良好的花岗岩床身，从而达到提高设备加工精度的目的。此外，工件的磨削加工采用正负电极放放电磨削加工，一方面提高了加工磨削量的控制精度，另一方面也避免了传统车刀加工时刀具与加工件相接触的弊端，有效的克服了传统加工刀具易对工件造成压力而造成被加工工件损毁的弊端，从而满足各种超硬、脆特材料零件的加工需要。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种超精密轴类零件电磨削加工装置，其特征在于：所述的超精密轴类零件电磨削加工装置包括底座、立柱、横梁、工作台、横向气体静压导轨、纵向气体静压导轨、竖直气体静压导轨、溜板、滑板、横向驱动电机、纵向驱动电机、竖直驱动电机、主轴、转台、正电极、负电极、脉冲电源及CNC控制系统，其中所述的立柱分别与底座及横梁连接，并与底座及横梁相互垂直，所述的工作台、横向气体静压导轨及横向驱动电机均安装在底座上表面，其中横向气体静压导轨轴线另与横梁垂直，其中工作台另通过横向气体静压导轨与底座滑动连接，所述的横向气体静压导轨另与横向驱动电机连接，所述的纵向气体静压导轨及纵向驱动电机均安装在横梁上，其中纵向气体静压导轨与横梁轴线平行分布，所述的溜板另通过纵向驱动电机与纵向气体静压导轨滑动连接，所述的竖直气体静压导轨及竖直驱动电机均安装在溜板上，且竖直气体静压导轨轴线与底座上表面垂直分布，所述的滑板另通过竖直驱动电机与竖直气体静压导轨滑动连接，所述的主轴安装在滑板上，其末端设旋转驱动机构，前端设正电极，且正电极通过绝缘块与主轴连接，所述的工作台上表面另安装转台，且转台上表面设负电极及工件夹具，其负电极与工件夹具电气连接，所述的脉冲电源及CNC控制系统另与底座侧表面连接，且所述的CNC控制系统分别与横向驱动电机、纵向驱动电机、竖直驱动电机及脉冲电源电气连接，所述的脉冲电源另分别与正电极、负电极电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种超精密轴类零件电磨削加工装置，其特征在于：所述的底座为花岗岩材质。

3.根据权利要求1所述的一种超精密轴类零件电磨削加工装置，其特征在于：所述的横向驱动电机、纵向驱动电机及竖直驱动电机均为直线电机。

4.根据权利要求1所述的一种超精密轴类零件电磨削加工装置，其特征在于：所述的转台为气体静压转台。

5.根据权利要求1所述的一种超精密轴类零件电磨削加工装置，其特征在于：所述的正电极、负电极均包括碳刷及极板，其中碳刷通过压紧机构与极板相抵，其中正电极极板呈圆柱形。

6.根据权利要求1所述的一种超精密轴类零件电磨削加工装置，其特征在于：所述的转台及旋转驱动机构均由力矩电机驱动。

7.根据权利要求1所述的一种超精密轴类零件电磨削加工装置及加工工艺，其特征在于：所述的横向气体静压导轨、纵向气体静压导轨、竖直气体静压导轨、转台及旋转驱动机构均另设高精度光栅线位移传感器及高精度圆盘编码器，且高精度光栅线位移传感器及高精度圆盘编码器另与CNC控制系统电气连接。

8.一种利用权利要求1-7任意一项所述的超精密轴类零件电磨削加工装置的加工工艺，其特征在于：所述的超精密轴类零件电磨削加工装置的加工工艺包括如下步骤：

第一步，加工程序编制，首先根据所加工零件的加工工艺，编制相应的加工程序，并将编制好的加工程序下载到加工设备的CNC控制系统中并存储；

第二步，工件夹装，将待加工的零件毛坯件安装到工件夹具上，并是零件毛坯件通过工件夹具与负电极电气连接

第三步，磨削加工，完成零件毛坯件安装后，然后启动加工设备，并使加工设备按CNC控制系统中所存储的相应的加工程序运行，磨削时由正电极接近零件毛坯件，且正电极与零件毛坯件间间距为正电极与零件毛坯件间发生稳定放电现象即可；

第四步，拆除工件并复位，待完成对毛坯零件磨削加工后，将完成加工的零件毛坯件从加工设备上取下，并将加工设备各驱动轴进行复位，以待再次进行加工作业。