CN105666254B - 一种可控化的多维超声elid复合内圆磨削试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种可控化的多维超声ELID复合内圆磨削试验装置，包括工作台和机床主轴，机床主轴下端同轴连接有刀柄，刀柄下部设置有Z向超声振动系统，Z向超声振动系统右侧设置有ELID在线修整装置，工作台上表面水平设有固定板，固定板中部设有转轴，转轴下端与固定板转动连接，转轴上端固定连接有与固定板平行的转盘，固定板上设有位于转轴一侧的电动机，转盘上设有X向超声振动系统和Y向超声振动系统，转盘上方设有圆形托盘，圆形托盘中心设有圆形卡盘，工作台右侧设置有计算机控制系统。本发明调节方便、性能可靠、经济实用，适用于硬脆材料的超精密加工，能够实现多维超声振动与ELID磨削技术相复合。
Description
技术领域
本发明属于磨削试验装置技术领域，尤其涉及一种可控化的多维超声ELID复合内圆磨削试验装置。
背景技术
光学玻璃、工程陶瓷等硬脆材料具有耐高温、耐磨损、耐化学腐蚀、抗高温蠕变、低热膨胀系数等特点，对发展国防军工、航天、精密仪表、精密机床等尖端科学技术具有重要的意义。但由于该材料的难加工特性，诸如脆性大在加工中很容易产生多类损伤，从而使之应用受到限制。为解决这些难题，近年来许多研究者对这类硬脆材料的高效超精密加工方法进行了研究，诸如硬脆材料的预应力加工法、磁性抛光技术、超声ELID加工技术等。在这些加工方法中，超声ELID超精密加工方法由于超声振动的施加，使其具有了独特的加工优势，如砂轮能够得到在线修整，磨削效率、磨削表面质量能得到大幅度提高等，成为近年来研究的一个新方向。国内外广泛的研究已经证实了超声振动磨削在提高材料去除率、提高加工表面质量与加工精度、降低工件表面损伤以及延长砂轮寿命等方面显示了一定的优越性。如一维轴向超声振动磨削能使加工表面质量的显著提高，一维径向超声辅助磨削能使材料去除率的大幅度提高等。在此基础上，为了充分发挥超声振动磨削的优点，各国学者先后提出了不同类型的二维乃至三维的多维超声振动磨削技术。但尽管多维超声振动磨削技术具有优越的综合加工性能，但是目前其仍存在一定的技术难题，例如存在着当负载、温度等条件变化时振速不稳定，超声振动施加困难，超声加工中的谐振频率漂移、振动振幅降低、加工效率降低、加工质量不稳定，其谐振状态的调节涉及到多台超声波发生器、换能器、工具与工件的匹配，人工实施起来比较困难等一系列问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种调节方便、性能可靠、经济实用，适用于硬脆材料的超精密加工，能够实现多维超声振动与ELID磨削技术相复合的可控化的多维超声ELID复合内圆磨削试验装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种可控化的多维超声ELID复合内圆磨削试验装置，包括工作台和垂直设在工作台上方的机床主轴，机床主轴下端同轴连接有刀柄，刀柄下部设置有Z向超声振动系统，Z向超声振动系统右侧设置有ELID在线修整装置，工作台上表面水平设有固定板，固定板中部沿垂直方向设有转轴，转轴下端与固定板转动连接，转轴上端固定连接有与固定板平行的转盘，固定板上设有位于转轴一侧的电动机，转轴上套设有转子，并且转子与转轴固定连接，转子外圈设有定子，定子通过导线与电动机连接，转盘上设有X向超声振动系统和Y向超声振动系统，转盘上方设有圆形托盘，圆形托盘中心设有圆形卡盘，转轴、转子、定子、转盘、圆形托盘和圆形卡盘的中心线重合，工作台右侧设置有计算机控制系统。
Z向超声振动系统包括固定架、Z向超声波发生器、Z向超声振动换能器和Z向超声振动变幅杆，固定架套设在机床主轴下端部并与刀柄固定连接，固定架上自上而下套设有上感应盘和下感应盘，上感应盘右侧部通过紧固螺钉固定连接有连接盘，Z向超声振动换能器设置在固定架内，Z向超声波发生器通过导线与Z向超声振动换能器连接，Z向超声振动换能器下端与Z向超声振动变幅杆上端连接，Z向超声振动变幅杆下端部伸出固定架并设置有砂轮，固定架、Z向超声振动换能器、Z向超声振动变幅杆、刀柄和机床主轴的中心线重合。
ELID在线修整装置包括磨削液输送管、磨削液喷嘴、支撑轴和ELID专用电源，磨削液输送管的出液口与磨削液喷嘴的进液口连接，磨削液喷嘴的喷液口朝向砂轮，支撑轴上部通过销钉套设有固定套筒，固定套筒上端设有电磁吸盘，电磁吸盘上端吸附在连接盘的下表面，电磁吸盘上设置有手柄，支撑轴上设有外螺纹，支撑轴中部螺纹连接有两个绝缘夹板，两个绝缘夹板之间水平设有阳极连接架，两个绝缘夹板夹紧阳极连接架右端部，阳极连接架左端部设有阳极碳刷，阳极碳刷包括金属支架、连接管、第一弹簧和碳刷头，金属支架固定在阳极连接架左端部并且通过导线与ELID专用电源的阳极连接，连接管右端固定在阳极连接架左端，金属支架左端与第一弹簧连接，第一弹簧设在连接管内，第一弹簧左端与碳刷头连接，碳刷头右端滑动连接在连接管左端部内，碳刷头左端与固定架外壁压接配合，支撑轴底端设有阴极连接架，阴极连接架包括呈一体结构的上套管和下套管，上套管螺纹连接在支撑轴底端，下套管水平设置，下套管内同轴向设有内螺杆，内螺杆左端向左穿出下套管，下套管左端套设有左套管，左套管内设有螺纹并与内螺杆螺纹连接，内螺杆右侧与下套管螺纹连接，内螺杆右端螺纹连接有与下套管右端顶压配合的螺母，左套管左端设有阴极装置，阴极装置包括垂直设置的阴极绝缘外套管和位于阴极绝缘外套管内的阴极铜质内套管，阴极绝缘外套管与阴极铜质内套管同轴线设置，阴极绝缘外套管与阴极铜质内套管之间通过均匀间隔设置的陶瓷滚珠连接，阴极绝缘外套管上端和下端均设有环状绝缘盖，环状绝缘盖下端卡接在阴极绝缘外套管与阴极铜质内套管之间，阴极绝缘外套管右侧面水平开设有通透的圆孔，圆孔内水平设置有绝缘连接套管，绝缘连接套管左端与阴极铜质内套管外侧壁连接，阴极铜质内套管外侧壁上设有位于绝缘连接套管内的阴极电刷，阴极电刷右端连接有第二弹簧，第二弹簧右端固定设在绝缘连接套管内壁上，第二弹簧通过导线与ELID专用电源的阴极连接，阴极绝缘外套管右侧壁通过连接螺钉固定连接有绝缘垫片，左套管左端部外壁设有螺纹并螺纹连接在绝缘垫片内。
X向超声振动系统包括X向超声波发生器、X向超声振动换能器、X向超声振动变幅杆和X向超声保持架；
Y向超声振动系统包括Y向超声波发生器、Y向超声振动换能器、Y向超声振动变幅杆和Y向超声保持架；
X向超声保持架和Y向超声保持架均垂直固定连接在转盘边缘，X向超声保持架的中心和转盘中心的连线与Y向超声保持架的中心和转盘的连线呈90度垂直交叉布置，X向超声振动变幅杆水平穿设在X向超声保持架内并与X向超声保持架法兰连接，Y向超声振动变幅杆水平穿设在Y向超声保持架内并与Y向超声保持架法兰连接，X向超声振动换能器设置在X向超声振动变幅杆上远离转盘中心的一端，X向超声波发生器通过导线与X向超声振动换能器连接，Y向超声振动换能器设置在Y向超声振动变幅杆上远离转盘中心的一端，Y向超声波发生器通过导线与Y向超声振动换能器连接，X向超声振动变幅杆和Y向超声振动变幅杆靠近转盘中心的一端分别通过双头螺钉与圆形托盘固定连接。
计算机控制系统包括霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、等效电路、滤波电路、数据采集卡和计算机处理装置，X向超声波发生器、Y向超声波发生器和Z向超声波发生器分别通过导线与计算机处理装置连接，霍尔电流传感器和霍尔电压传感器与ELID专用电源相连。
采用上述技术方案，本发明具有如下优点：
1、本发明通过在加工中心机床主轴上设置Z向超声振动系统，机床主轴下方设置能X、Y向超声振动系统，机床主轴右侧设置ELID在线修整装置，机床右侧设置计算机控制系统，可根据工作要求进行砂轮ELID在线修整与否，并能通过计算机控制系统实现超声ELID内圆磨削的多维可控化，对于这种可用于各种材料加工的高效镜面加工技术（超声ELID内圆磨削技术）机理的研究，推进其在国防、航空航天等高技术领域中的应用具有重要的意义；
2、本发明在加工工件时，首先将待加工的工件通过圆形卡盘固定在圆形托盘上，打开电动机，通过转轴带动转盘、圆形托盘、工件进行转动，砂轮安装在Z向超声振动变幅杆下端，打开Z向超声波发生器，通过Z向超声振动换能器和Z向超声振动变幅杆实现砂轮的Z向超声振动，并使磨削液喷嘴处于阴极铜质内套管和砂轮的上方，工作时打开磨削液喷嘴使砂轮在进行ELID修整的同时，能带走部分磨削热量，提高加工效果，圆形托盘分别通过双头螺钉与X向超声振动变幅杆和Y向超声振动变幅杆固定连接，打开X向超声波发生器，通过X向超声振动换能器实现工件的X向超声振动，打开Y向超声波发生器，通过Y向超声振动换能器实现工件的Y向超声振动，ELID专用电源的正极通过阳极碳刷与砂轮相连，ELID专用电源的负极与阴极铜质内套管相连，形成闭合回路，计算机控制系统通过霍尔电流传感器、霍尔电压传感器同时采集砂轮、工件和ELID在线修整装置的状态及相互影响程度，再自动由计算机控制系统给出反馈控制，使得超声ELID复合内圆磨削得以动态、和谐、优化地进行，最终实现由计算机控制系统控制的砂轮一维（Z向），工件一维（X向一维，Y向一维），工件二维（XY向），以及砂轮和工件三维（X、Y、Z向）的超声ELID内圆复合磨削加工方式；
3、本发明的ELID在线修整装置采用电磁吸盘吸附在连接盘的下表面，并通过电磁吸盘上的手柄安装或拆卸，操作十分方便，支撑轴上通过两个绝缘夹板调节阳极连接架的位置，从而使阳极碳刷与机床主轴上的导电零件压接，阴极连接架通过内螺杆与左套管的螺纹配合调节阴极装置的位置，并采用螺母紧固，采用上述装置，调节方便，操作简便，降低了对操作人员的操作难度；
4、本发明的计算机控制系统中霍尔电流传感器和霍尔电压传感器将采集高频直流脉冲ELID专用电源输出端正负电极间的电流和电压信号，等效电路采集多维超声振动加工中砂轮、工件以及ELID在线修整装置工作时的状态信号，采集到的信号经过等效电路处理，与霍尔电流传感器、霍尔电压传感器得到的信号一起传递给滤波电路，然后传输给数据采集卡，实现模数转换并最终传输给计算机处理装置，计算机处理装置根据收到的信号分别转化为表征工作状态的砂轮、工件和ELID在线修整的系统特征值，并将上述直接或间接的物理量进行图形和数据的显示计算机处理装置，依据砂轮、工件和ELID在线修整的系统特征值，直接调控ELID专用电源的输出电压和电流，X向超声波发生器、Y向超声波发生器、Z向超声波发生器的输出频率和电压，达到实时在线反馈、调整，实现最优加工效果的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的X向超声振动系统和Y向超声振动系统的结构示意图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是本发明的ELID在线修整装置的结构示意图；
图5是图4中B处的放大图；
图6是图3中阴极装置的结构示意图；
图7是图6中A-A剖视图；
图8是本发明的计算机控制系统的原理框架图。
具体实施方式
如图1-8所示，本发明的一种可控化的多维超声ELID复合内圆磨削试验装置，包括工作台1和垂直设在工作台1上方的机床主轴2，机床主轴2下端同轴连接有刀柄3，刀柄3下部设置有Z向超声振动系统，Z向超声振动系统右侧设置有ELID在线修整装置，工作台1上表面水平设有固定板4，固定板4中部沿垂直方向设有转轴5，转轴5下端与固定板4转动连接，转轴5上端固定连接有与固定板4平行的转盘6，固定板4上设有位于转轴5一侧的电动机7，转轴5上套设有转子8，并且转子8与转轴5固定连接，转子8外圈设有定子9，定子9通过导线10与电动机7连接，转盘6上设有X向超声振动系统和Y向超声振动系统，转盘6上方设有圆形托盘11，圆形托盘11中心设有圆形卡盘12，转轴5、转子8、定子9、转盘6、圆形托盘11和圆形卡盘12的中心线重合，工作台1右侧设置有计算机控制系统。
Z向超声振动系统包括固定架13、Z向超声波发生器14、Z向超声振动换能器15和Z向超声振动变幅杆16，固定架13套设在机床主轴2下端部并与刀柄3固定连接，固定架13上自上而下套设有上感应盘17和下感应盘18，上感应盘17右侧部通过紧固螺钉19固定连接有连接盘20，Z向超声振动换能器15设置在固定架13内，Z向超声波发生器14通过导线10与Z向超声振动换能器15连接，Z向超声振动换能器15下端与Z向超声振动变幅杆16上端连接，Z向超声振动变幅杆16下端部伸出固定架13并设置有砂轮21，固定架13、Z向超声振动换能器15、Z向超声振动变幅杆16、刀柄3和机床主轴2的中心线重合。
ELID在线修整装置包括磨削液输送管64、磨削液喷嘴22、支撑轴23和ELID专用电源24，磨削液输送管64的出液口与磨削液喷嘴22的进液口连接，磨削液喷嘴22的喷液口朝向砂轮21，支撑轴23上部通过销钉25套设有固定套筒26，固定套筒26上端设有电磁吸盘27，电磁吸盘27上端吸附在连接盘20的下表面，电磁吸盘27上设置有手柄28，支撑轴23上设有外螺纹，支撑轴23中部螺纹连接有两个绝缘夹板29，两个绝缘夹板29之间水平设有阳极连接架30，两个绝缘夹板29夹紧阳极连接架30右端部，阳极连接架30左端部设有阳极碳刷，阳极碳刷包括金属支架31、连接管65、第一弹簧32和碳刷头33，金属支架31固定在阳极连接架30左端部并且通过导线10与ELID专用电源24的阳极连接，连接管65右端固定在阳极连接架30左端，金属支架31左端与第一弹簧32连接，第一弹簧32设在连接管65内，第一弹簧32左端与碳刷头33连接，碳刷头33右端滑动连接在连接管65左端部内，碳刷头33左端与固定架13外壁压接配合，支撑轴23底端设有阴极连接架，阴极连接架包括呈一体结构的上套管34和下套管35，上套管34螺纹连接在支撑轴23底端，下套管35水平设置，下套管35内同轴向设有内螺杆36，内螺杆36左端向左穿出下套管35，下套管35左端套设有左套管37，左套管37内设有螺纹并与内螺杆36螺纹连接，内螺杆36右侧与下套管35螺纹连接，内螺杆36右端螺纹连接有与下套管35右端顶压配合的螺母66，左套管37左端设有阴极装置，阴极装置包括垂直设置的阴极绝缘外套管38和位于阴极绝缘外套管38内的阴极铜质内套管39，阴极绝缘外套管38与阴极铜质内套管39同轴线设置，Z向超声振动变幅杆16穿过阴极铜质内套管39，阴极绝缘外套管38与阴极铜质内套管39之间通过均匀间隔设置的陶瓷滚珠62连接，阴极绝缘外套管38上端和下端均设有环状绝缘盖63，环状绝缘盖63下端卡接在阴极绝缘外套管38与阴极铜质内套管39之间，阴极绝缘外套管38右侧面水平开设有通透的圆孔40，圆孔40内水平设置有绝缘连接套管41，绝缘连接套管41左端与阴极铜质内套管39外侧壁连接，阴极铜质内套管39外侧壁上设有位于绝缘连接套管41内的阴极电刷42，阴极电刷42右端连接有第二弹簧43，第二弹簧43右端固定设在绝缘连接套管41内壁上，第二弹簧43通过导线10与ELID专用电源24的阴极连接，阴极绝缘外套管38右侧壁通过连接螺钉44固定连接有绝缘垫片45，左套管37左端部外壁设有螺纹并螺纹连接在绝缘垫片45内。
X向超声振动系统包括X向超声波发生器46、X向超声振动换能器47、X向超声振动变幅杆48和X向超声保持架49；
Y向超声振动系统包括Y向超声波发生器50、Y向超声振动换能器51、Y向超声振动变幅杆52和Y向超声保持架53；
X向超声保持架49和Y向超声保持架53均垂直固定连接在转盘6边缘，X向超声保持架49的中心和转盘6中心的连线与Y向超声保持架53的中心和转盘6的连线呈90度垂直交叉布置，X向超声振动变幅杆48水平穿设在X向超声保持架49内并与X向超声保持架49法兰连接，Y向超声振动变幅杆52水平穿设在Y向超声保持架53内并与Y向超声保持架53法兰连接，X向超声振动换能器47设置在X向超声振动变幅杆48上远离转盘6中心的一端，X向超声波发生器46通过导线10与X向超声振动换能器47连接，Y向超声振动换能器51设置在Y向超声振动变幅杆52上远离转盘6中心的一端，Y向超声波发生器50通过导线10与Y向超声振动换能器51连接，X向超声振动变幅杆48和Y向超声振动变幅杆52靠近转盘6中心的一端分别通过双头螺钉54与圆形托盘11固定连接。
计算机控制系统包括霍尔电流传感器55、霍尔电压传感器56、等效电路57、滤波电路58、数据采集卡59和计算机处理装置60，X向超声波发生器46、Y向超声波发生器50和Z向超声波发生器14分别通过导线10与计算机处理装置60连接，霍尔电流传感器55和霍尔电压传感器56与ELID专用电源24相连。
本发明的工作过程为：首先将待加工的工件61通过圆形卡盘12固定在圆形托盘11上，打开电动机7，通过转轴5带动转盘6、圆形托盘11、工件61进行转动，砂轮21安装在Z向超声振动变幅杆16下端，打开Z向超声波发生器14，通过Z向超声振动换能器15和Z向超声振动变幅杆16实现砂轮21的Z向超声振动，并使磨削液喷嘴22处于阴极铜质内套管39和砂轮21的上方，工作时打开磨削液喷嘴22使砂轮21在进行ELID修整的同时，能带走部分磨削热量，提高加工效果，圆形托盘11分别通过双头螺钉54与X向超声振动变幅杆48和Y向超声振动变幅杆52固定连接，打开X向超声波发生器46，通过X向超声振动换能器47实现工件61的X向超声振动，打开Y向超声波发生器50，通过Y向超声振动换能器51实现工件61的Y向超声振动，ELID专用电源24的正极通过阳极碳刷与砂轮21相连，ELID专用电源24的负极与阴极铜质内套管39相连，形成闭合回路，计算机控制系统通过霍尔电流传感器55、霍尔电压传感器56同时采集砂轮21、工件61和ELID在线修整装置的状态及相互影响程度，再自动由计算机控制系统给出反馈控制，使得超声ELID复合内圆磨削得以动态、和谐、优化地进行，最终实现由计算机控制系统控制的砂轮21一维（Z向），工件61一维（X向一维，Y向一维），工件61二维（XY向），以及砂轮21和工件61三维（X、Y、Z向）的超声ELID内圆复合磨削加工方式；计算机控制系统中霍尔电流传感器55和霍尔电压传感器56将采集高频直流脉冲ELID专用电源24输出端正负电极间的电流和电压信号，等效电路57采集多维超声振动加工中砂轮21、工件61以及ELID在线修整装置工作时的状态信号，采集到的信号经过等效电路57处理，与霍尔电流传感器55、霍尔电压传感器56得到的信号一起传递给滤波电路58，然后传输给数据采集卡59，实现模数转换并最终传输给计算机处理装置60，计算机处理装置60根据收到的信号分别转化为表征工作状态的砂轮21、工件61和ELID在线修整的系统特征值，并将上述直接或间接的物理量进行图形和数据的显示计算机处理装置60，依据砂轮21、工件61和ELID在线修整的系统特征值，直接调控ELID专用电源24的输出电压和电流，X向超声波发生器46、Y向超声波发生器50、Z向超声波发生器14的输出频率和电压，达到实时在线反馈、调整，实现最优加工效果的目的。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种可控化的多维超声ELID复合内圆磨削试验装置，包括工作台和垂直设在工作台上方的机床主轴，其特征在于：机床主轴下端同轴连接有刀柄，刀柄下部设置有Z向超声振动系统，Z向超声振动系统右侧设置有ELID在线修整装置，工作台上表面水平设有固定板，固定板中部沿垂直方向设有转轴，转轴下端与固定板转动连接，转轴上端固定连接有与固定板平行的转盘，固定板上设有位于转轴一侧的电动机，转轴上套设有转子，并且转子与转轴固定连接，转子外圈设有定子，定子通过导线与电动机连接，转盘上设有X向超声振动系统和Y向超声振动系统，转盘上方设有圆形托盘，圆形托盘中心设有圆形卡盘，转轴、转子、定子、转盘、圆形托盘和圆形卡盘的中心线重合，工作台右侧设置有计算机控制系统；
X向超声振动系统包括X向超声波发生器、X向超声振动换能器、X向超声振动变幅杆和X向超声保持架；
Y向超声振动系统包括Y向超声波发生器、Y向超声振动换能器、Y向超声振动变幅杆和Y向超声保持架；
X向超声保持架和Y向超声保持架均垂直固定连接在转盘边缘，X向超声保持架的中心和转盘中心的连线与Y向超声保持架的中心和转盘的连线呈90度垂直交叉布置，X向超声振动变幅杆水平穿设在X向超声保持架内并与X向超声保持架法兰连接，Y向超声振动变幅杆水平穿设在Y向超声保持架内并与Y向超声保持架法兰连接，X向超声振动换能器设置在X向超声振动变幅杆上远离转盘中心的一端，X向超声波发生器通过导线与X向超声振动换能器连接，Y向超声振动换能器设置在Y向超声振动变幅杆上远离转盘中心的一端，Y向超声波发生器通过导线与Y向超声振动换能器连接，X向超声振动变幅杆和Y向超声振动变幅杆靠近转盘中心的一端分别通过双头螺钉与圆形托盘固定连接；
计算机控制系统包括霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、等效电路、滤波电路、数据采集卡和计算机处理装置，X向超声波发生器、Y向超声波发生器和Z向超声波发生器分别通过导线与计算机处理装置连接，霍尔电流传感器和霍尔电压传感器与ELID专用电源相连。
2.根据权利要求1所述的一种可控化的多维超声ELID复合内圆磨削试验装置，其特征在于：Z向超声振动系统包括固定架、Z向超声波发生器、Z向超声振动换能器和Z向超声振动变幅杆，固定架套设在机床主轴下端部并与刀柄固定连接，固定架上自上而下套设有上感应盘和下感应盘，上感应盘右侧部通过紧固螺钉固定连接有连接盘，Z向超声振动换能器设置在固定架内，Z向超声波发生器通过导线与Z向超声振动换能器连接，Z向超声振动换能器下端与Z向超声振动变幅杆上端连接，Z向超声振动变幅杆下端部伸出固定架并设置有砂轮，固定架、Z向超声振动换能器、Z向超声振动变幅杆、刀柄和机床主轴的中心线重合。
3.根据权利要求2所述的一种可控化的多维超声ELID复合内圆磨削试验装置，其特征在于：ELID在线修整装置包括磨削液输送管、磨削液喷嘴、支撑轴和ELID专用电源，磨削液输送管的出液口与磨削液喷嘴的进液口连接，磨削液喷嘴的喷液口朝向砂轮，支撑轴上部通过销钉套设有固定套筒，固定套筒上端设有电磁吸盘，电磁吸盘上端吸附在连接盘的下表面，电磁吸盘上设置有手柄，支撑轴上设有外螺纹，支撑轴中部螺纹连接有两个绝缘夹板，两个绝缘夹板之间水平设有阳极连接架，两个绝缘夹板夹紧阳极连接架右端部，阳极连接架左端部设有阳极碳刷，阳极碳刷包括金属支架、连接管、第一弹簧和碳刷头，金属支架固定在阳极连接架左端部并且通过导线与ELID专用电源的阳极连接，连接管右端固定在阳极连接架左端，金属支架左端与第一弹簧连接，第一弹簧设在连接管内，第一弹簧左端与碳刷头连接，碳刷头右端滑动连接在连接管左端部内，碳刷头左端与固定架外壁压接配合，支撑轴底端设有阴极连接架，阴极连接架包括呈一体结构的上套管和下套管，上套管螺纹连接在支撑轴底端，下套管水平设置，下套管内同轴向设有内螺杆，内螺杆左端向左穿出下套管，下套管左端套设有左套管，左套管内设有螺纹并与内螺杆螺纹连接，内螺杆右侧与下套管螺纹连接，内螺杆右端螺纹连接有与下套管右端顶压配合的螺母，左套管左端设有阴极装置，阴极装置包括垂直设置的阴极绝缘外套管和位于阴极绝缘外套管内的阴极铜质内套管，阴极绝缘外套管与阴极铜质内套管同轴线设置，阴极绝缘外套管与阴极铜质内套管之间通过均匀间隔设置的陶瓷滚珠连接，阴极绝缘外套管上端和下端均设有环状绝缘盖，环状绝缘盖下端卡接在阴极绝缘外套管与阴极铜质内套管之间，阴极绝缘外套管右侧面水平开设有通透的圆孔，圆孔内水平设置有绝缘连接套管，绝缘连接套管左端与阴极铜质内套管外侧壁连接，阴极铜质内套管外侧壁上设有位于绝缘连接套管内的阴极电刷，阴极电刷右端连接有第二弹簧，第二弹簧右端固定设在绝缘连接套管内壁上，第二弹簧通过导线与ELID专用电源的阴极连接，阴极绝缘外套管右侧壁通过连接螺钉固定连接有绝缘垫片，左套管左端部外壁设有螺纹并螺纹连接在绝缘垫片内。
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