CN106271980A - 一种高静液压磨削设备及磨削方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于工程陶瓷等硬脆材料磨削加工的高静液压磨削设备，该设备包括砂轮架系统1、增压系统2、垂直进给系统3、水平进给系统4和箱体5，箱体5内部设有空腔501，砂轮架系统1位于箱体5的上部并伸入空腔501，垂直进给系统3位于箱体5的下部并伸入空腔501，增压系统2位于箱体5的一侧并伸入空腔501，水平进给系统3位于箱体5的另一侧并伸入空腔501，箱体5上还设有进油孔502和出油孔503。本发明可以创造一个液体高压环境，将工件置于其中进行加工时，工件三向同时受压，能够抑制加工裂纹的形成及扩展，从而降低材料的加工损伤。

Description

一种高静液压磨削设备及磨削方法
技术领域
本发明涉及的是陶瓷等硬脆材料低损磨削用装备，具体涉及一种高静液压磨削设备。
背景技术
对于陶瓷、光学玻璃等硬脆难加工材料，采用金刚石砂轮进行磨削加工是常用的加工方法。然而，在加工过程中由于其脆硬性而极易形成加工裂纹，从而造成表面、亚表面裂纹损伤，降低了工件的稳定性和可靠性。为了清除陶瓷等硬脆材料磨削后的表面及亚表面损伤层，常需要采用金刚石微粉抛光、研磨等方法进行工作件的超精密加工，导致工件加工时间长，加工成本高，制造成本几乎占其总成本的60％-80％。在普通条件下金刚石砂轮磨削加工中，磨粒与工件形成赫兹应力区，导致陶瓷等硬脆材料表面产生微裂纹，其中主要产生两类裂纹系统：中位裂纹和横向裂纹，而材料强度的降低通常是由中位裂纹的扩展和残余应力引起的，横向裂纹主要向工件表面扩展引起材料的去除，因此，控制中位裂纹的扩展深度是降低陶瓷等硬脆材料加工损伤的关键。亚表面中位裂纹的形成存在临界载荷值，对于陶瓷等硬脆材料的磨削加工，只要控制单颗磨粒的未变形切削层厚度低于临界值，即可控制磨粒与工件的作用力小于临界载荷，从而可降低材料亚表面的中位裂纹损伤。然而，为控制单颗磨粒的未变形切削层厚度低于临界值，需超细金刚石砂轮与很低的磨削用量，从而使材料去除效率大大降低。目前，对于陶瓷等硬脆材料的磨削加工，很难同时获得较高的材料去除率与较低的表面及亚表面裂纹损伤。只有发展先进的工艺方法，在获取较高的材料去除效率的同时获得较高的加工精度与表面质量，从而推动陶瓷等硬脆材料更为广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高静液压力磨削装备，在高静液压力环境下进行陶瓷等硬脆材料的金刚石砂轮磨削加工，通过高静液压力在工件内部产生较大的压应力场，从而克服或抑制磨削过程中裂纹的形成与扩展，特别是抑制中位裂纹的形成与扩展，在降低陶瓷等硬脆材料磨削加工损伤的同时，提高磨削加工效率。
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种高静液压磨削设备：
一种高静液压磨削设备，该设备包括砂轮架系统、增压系统、垂直进给系统、水平进给系统和箱体。箱体内部设有空腔。砂轮架系统位于箱体的上部并伸入空腔。垂直进给系统位于箱体的下部并伸入空腔。增压系统位于箱体的一侧并伸入空腔。水平进给系统位于箱体的另一侧(相对侧)并伸入空腔。箱体上还设有进油孔和出油孔。
更具体地说，以上所述的设备包括砂轮架系统、增压系统、垂直进给系统、水平进给系统、箱体和位于箱体之内的工作台；其中箱体内部设有空腔，砂轮架系统位于箱体的上部并且安装在砂轮主轴的末端的砂轮伸入空腔；垂直进给系统位于箱体的下部并且安装在垂直滚珠丝杠上的垂直丝杠螺母伸入空腔，其中工作台设置于与垂直滚珠丝杠的上端配合的垂直丝杠螺母的上方；增压系统位于箱体的一侧并且有液体通道通向空腔；水平进给系统位于箱体的另一侧并装有水平滚珠丝杠，该水平滚珠丝杠的末端伸入空腔内并且与水平滚珠丝杠的末端配合的水平丝杠螺母与工作台连接以便带动工作台水平移动；箱体上还设有进油孔和出油孔。优选，高静液压磨削设备还包括监测系统，其中监测系统中设置有监测箱盖。
在本发明中，所述砂轮架系统包括砂轮、砂轮主轴、砂轮圆锥滚子轴承、砂轮轴承挡块、砂轮端盖、砂轮深沟球轴承、砂轮深沟球轴承端盖、主电机。其中砂轮、砂轮圆锥滚子轴承、砂轮轴承挡块、砂轮端盖、砂轮深沟球轴承、砂轮深沟球轴承端盖依次从下往上安装在砂轮主轴上。砂轮主轴的一端(即下端)伸入空腔并与砂轮连接，另一端(即上端)与主电机连接。主电机连接并驱动砂轮主轴。砂轮位于空腔内。砂轮圆锥滚子轴承设置在箱体和砂轮主轴之间。砂轮轴承挡块伸入箱体内。砂轮端盖设置在箱体的上方。砂轮深沟球轴承设置在砂轮端盖和砂轮主轴之间。砂轮深沟球轴承端盖设置在砂轮端盖内。
优选的是，在砂轮轴承挡块内圈和砂轮主轴之间装有第一砂轮密封圈。
优选的是，在砂轮轴承挡块外圈、砂轮端盖以及箱体三者交接处装有第二砂轮密封圈。
优选的是，砂轮采用杯形的端面磨削砂轮。
在本发明中，所述的增压系统包括液压缸、缸盖、活塞、三位四通电磁换向阀、液压泵、单向阀、第一油箱、溢流阀、电机、液体通道和液压油箱。其中液压缸通过液体通道与空腔相通。活塞位于液压缸的中轴线上。缸盖贴合在液压缸的顶部。液压缸与三位四通电磁换向阀连接。三位四通电磁换向阀经单向阀连通液压泵。三位四通电磁换向阀经溢流阀连通第一油箱。液压泵与液压油箱连接并相通。电机与液压泵连接并驱动液压泵。
作为优选，液压缸和液压油箱间设有过滤器。
在本发明中，液压缸与三位四通电磁换向阀连接，三位四通电磁换向阀根据需要调节液压缸与第一邮箱或液压油相连接并相通。
在本发明中，三位四通电磁换向阀经单向阀连通液压泵。三位四通电磁换向阀经溢流阀连通第一油箱。三位四通电磁换向阀为本领域常用设备。
优选的是，增压系统的增压倍数为1～20倍，优选5～15倍。箱体内产生的高静液压力为100～1000MPa，优选200-800MPa。
在本发明中，所述的垂直进给系统包括垂直伺服电机、垂直滚珠丝杠、垂直深沟球轴承端盖、垂直深沟球轴承、垂直端盖、垂直轴承挡块、垂直圆锥滚子轴承、垂直丝杠螺母、工作台。其中垂直深沟球轴承端盖、垂直深沟球轴承、垂直端盖、垂直轴承挡块、垂直圆锥滚子轴承、垂直丝杠螺母依次从下往上安装在垂直滚珠丝杠上。与垂直滚珠丝杠的上端配合的垂直丝杠螺母伸入空腔内，垂直滚珠丝杠的下端与垂直伺服电机连接。垂直伺服电机连接并驱动垂直滚珠丝杠。垂直端盖设置在箱体的下方。垂直深沟球轴承设置在垂直端盖和垂直滚珠丝杠之间。垂直深沟球轴承端盖设置在垂直端盖内。垂直圆锥滚子轴承设置在箱体和垂直滚珠丝杠之间。垂直轴承挡块设置在箱体内。垂直丝杠螺母设置在箱体和垂直滚珠丝杠之间。
优选的是，在垂直端盖、垂直轴承挡块外圈以及箱体三者交接处装有第一垂直密封圈。
优选的是，在垂直轴承挡块内圈和垂直滚珠丝杠之间装有第二垂直密封圈。
在本发明中，所述的水平进给系统包括水平伺服电机、水平滚珠丝杠、水平深沟球轴承端盖、水平深沟球轴承、水平端盖、水平轴承挡块、水平圆锥滚子轴承、水平丝杠螺母。其中水平深沟球轴承端盖、水平深沟球轴承、水平端盖、水平轴承挡块、水平圆锥滚子轴承、水平丝杠螺母依次从外往里安装在水平滚珠丝杠上。水平滚珠丝杠一端伸入空腔内并与工作台连接。水平滚珠丝杠的另一端与水平伺服电机连接。水平伺服电机连接并驱动水平滚珠丝杠。水平深沟球轴承端盖设置在水平端盖内。水平深沟球轴承设置在水平端盖和水平滚珠丝杠之间。水平端盖设置在箱体的一侧表面上。水平轴承挡块设置在箱体内。水平圆锥滚子轴承设置在箱体和水平滚珠丝杠之间。水平丝杠螺母设置在箱体和水平滚珠丝杠之间。
优选的是，在水平端盖、水平轴承挡块外圈以及箱体三者交接处装有第一水平密封圈。
优选的是，在水平轴承挡块内圈和水平滚珠丝杠之间装有第二水平密封圈。
优选的是，该设备还包括监测系统。
在本发明中，所述的监测系统设置在箱体上。监测系统包括压力传感器、温度传感器、力传感器、位移传感器和监测箱盖。监测箱盖上设有压力孔、温度孔、力和位移中心孔。其中压力传感器装在监测箱盖上的压力孔上。温度传感器装在监测箱盖上的温度孔上。力传感器和位移传感器装在工作台上。力传感器和位移传感器通过力和位移中心孔与监测系统连接。
优选的是，力和位移中心孔和箱体之间装有第一监测密封圈。
优选的是，所述的监测箱盖和箱体之间装有第二监测密封圈。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种高静液压磨削方法：
一种高静液压磨削方法，该方法包括以下步骤：
1)打开监测系统的监测箱盖，把工件固定在工作台上，关闭监测箱盖；
2)检查各密封处密封情况，检查各传感器是否正常工作；
3)关闭出油孔，打开进油孔，向箱体内供低粘度液体，供满之后关闭进油孔；
4)开启增压系统，根据箱体内设定的压力大小，调整好溢流阀的位置，开启电机，带动液压泵旋转，液压油箱向液压缸供低粘度液体，推动活塞向左移动，箱体内压力随着活塞左移不断升高，直到箱体内压力达到预定值；工作过程中，电机一直处于工作状态，使增压系统处于保压状态，箱体内的压力值可以通过溢流阀进行调节，实现对箱体内部的增压与保压；
5)检查各部分是否有低粘度液体泄漏情况；
6)开启主电机，调到合适的转速；
7)开启垂直进给系统的垂直伺服电机、水平进给系统的水平伺服电机，开始磨削加工；
8)磨削加工完成后，关闭各电机，将溢流阀溢流压力调小，对箱体内部进行泄压；
9)泄压完成后打开进油孔、出油孔，把箱体内部的低粘度液体放出；
10)低粘度液体放出完成后，打开监测箱盖，取出加工好的工件。
优选的是，所述方法通过监测系统进行监测。
在本方案中，所述低粘度液体为煤油、乙醚、三氯乙烯、四氯化碳、柴油、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。在本发明中，空腔为长方体形，长为5-200cm，优选为8-100cm，更优选为10-80cm；宽为10-100cm，优选为12-80cm，更优选为15-50cm；高为10-200cm，优选为12-150cm，更优选为15-100cm。
在本发明中，砂轮架系统、增压系统、垂直进给系统和水平进给系统都是贯穿箱体，从箱体的外表面伸入箱体内部的空腔中。也就是说砂轮架系统、增压系统、垂直进给系统和水平进给系统中的每一个系统均分别独自地有零件或部件位于空腔中。
在本发明中，液压缸的中轴线是指以垂直于与缸盖平行的面，沿液压缸深度方向将液压缸分成对称部分的中心线。
在本发明中，砂轮主轴带动砂轮做旋转运动。
在本发明中，垂直进给系统控制砂轮的磨削深度，水平进给系统控制磨削时的进给速度。垂直进给系统的垂直伺服电机带动垂直滚珠丝杠作旋转运动，垂直滚珠丝杠带动垂直丝杠螺母作直线运动，垂直丝杠螺母带动工作台垂直上下移动。水平进给系统的水平伺服电机带动水平滚珠丝杠作旋转运动，水平滚珠丝杠带动水平丝杠螺母作直线运动，水平丝杠螺母带动工作台水平左右移动。垂直进给系统与水平进给系统可以同时控制，也可以单独控制。
在本发明中水平深沟球轴承端盖、水平深沟球轴承、水平端盖、水平轴承挡块、水平圆锥滚子轴承、水平丝杠螺母依次从外往里安装在水平滚珠丝杠上，“外”指箱体的外表面的方向，“里”指朝空腔的方向。
在本发明中，监测系统的压力传感器和温度传感器装在箱盖上，力传感器和位移传感器装在工作台上。监测系统负责对磨削过程中箱体内压力、温度、磨削力及工作台位移进行监测。
在本发明中，使用本发明设备时，需要加工的工件放置在工作台上。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
1.采用高静液压力磨削设备进行陶瓷等硬脆材料的磨削加工，可以使工件在磨削过程中承受较大的三向压应力场，工件内部的三向压应力场可以抑制磨削过程的中位裂纹的形成，或者提高中位裂纹形成的临界载荷值，从而抑制加工损伤。
2.相对于无压应力场的磨削加工，在同等损伤层深度下，高静压力磨削设备将允许采用更大的磨削深度，从而获得较高的材料去除率。
附图说明
图1是本发明的主视图的剖视图；
图2是本发明的砂轮架系统的放大图；
图3是本发明的增压系统的放大图；
图4是本发明的增压系统的液压图；
图5是本发明的垂直进给系统的放大图；
图6是本发明的水平进给系统的放大图；
图7是本发明的监测系统的示意图。
附图标记：1：砂轮架系统；101：砂轮；102：砂轮主轴；103：砂轮圆锥滚子轴承；104：第一砂轮密封圈；105：砂轮轴承挡块；106：第二砂轮密封圈；107：砂轮端盖；108：砂轮深沟球轴承；109：砂轮深沟球轴承端盖；1010：主电机；2：增压系统；201：液压缸；202：缸盖；203：活塞；204：三位四通电磁换向阀；205：液压泵；206：单向阀；207：第一油箱；208：溢流阀；209：电机；210：液体通道；211：液压油箱；212：过滤器；3：垂直进给系统；301：垂直伺服电机；302：垂直滚珠丝杠；303：垂直深沟球轴承端盖；304：垂直深沟球轴承；305：垂直端盖；306：第一垂直密封圈；307：垂直轴承挡块；308：第二垂直密封圈；309：垂直圆锥滚子轴承；3010：垂直丝杠螺母；3011：工作台；4：水平进给系统；401：水平伺服电机；402：水平滚珠丝杠；403：水平深沟球轴承端盖；404：水平深沟球轴承；405：水平端盖；406：第一水平密封圈；407：水平轴承挡块；408：第二水平密封圈；409：水平圆锥滚子轴承；4010：水平丝杠螺母；5：箱体；501：空腔；502：进油孔；503：出油孔；6：监测系统；601：压力传感器；602：温度传感器；603：力传感器；604：位移传感器；7：监测箱盖；701：压力孔；702：温度孔；703：力和位移中心孔；704：第一监测密封圈；705：第二监测密封圈。
具体实施方式
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种高静液压磨削设备：
一种高静液压磨削设备，该设备包括砂轮架系统1、增压系统2、垂直进给系统3、水平进给系统4和箱体5。箱体5内部设有空腔501。砂轮架系统1位于箱体5的上部并伸入空腔501。垂直进给系统3位于箱体5的下部并伸入空腔501。增压系统2位于箱体5的一侧并伸入空腔501。水平进给系统3位于箱体5的另一侧(相对侧)并伸入空腔501。箱体5上还设有进油孔502和出油孔503。
更具体地说，以上所述的设备包括砂轮架系统1、增压系统2、垂直进给系统3、水平进给系统4、箱体5和位于箱体(5)之内的工作台3011；其中箱体5内部设有空腔501，砂轮架系统1位于箱体5的上部并且安装在砂轮主轴102的末端的砂轮(101)伸入空腔501；垂直进给系统3位于箱体5的下部并且安装在垂直滚珠丝杠302上的垂直丝杠螺母3010伸入空腔501，其中工作台3011设置于与垂直滚珠丝杠302的上端配合的垂直丝杠螺母3010的上方；增压系统2位于箱体5的一侧并且有液体通道210通向空腔501；水平进给系统4位于箱体5的另一侧并装有水平滚珠丝杠402，该水平滚珠丝杠402的末端伸入空腔501内并且与水平滚珠丝杠402的末端配合的水平丝杠螺母4010与工作台3011连接以便带动工作台3011水平移动；箱体5上还设有进油孔502和出油孔503。优选，高静液压磨削设备还包括监测系统6，其中监测系统6中设置有监测箱盖7。
在本发明中，所述砂轮架系统1包括砂轮101、砂轮主轴102、砂轮圆锥滚子轴承103、砂轮轴承挡块105、砂轮端盖107、砂轮深沟球轴承108、砂轮深沟球轴承端盖109、主电机1010。其中砂轮101、砂轮圆锥滚子轴承103、砂轮轴承挡块105、砂轮端盖107、砂轮深沟球轴承108、砂轮深沟球轴承端盖109依次从下往上安装在砂轮主轴102上。砂轮主轴102的一端(即下端)伸入空腔501并与砂轮101连接，另一端(即上端)与主电机1010连接。主电机1010连接并驱动砂轮主轴102。砂轮101位于空腔501内。砂轮圆锥滚子轴承103设置在箱体5和砂轮主轴102之间。砂轮轴承挡块105伸入箱体5内。砂轮端盖107设置在箱体5的上方。砂轮深沟球轴承108设置在砂轮端盖107和砂轮主轴102之间。砂轮深沟球轴承端盖109设置在砂轮端盖107内。
优选的是，在砂轮轴承挡块105内圈和砂轮主轴102之间装有第一砂轮密封圈104。
优选的是，在砂轮轴承挡块105外圈、砂轮端盖107以及箱体5三者交接处装有第二砂轮密封圈106。
优选的是，砂轮101采用杯形的端面磨削砂轮。
在本发明中，所述的增压系统2包括液压缸201、缸盖202、活塞203、三位四通电磁换向阀204、液压泵205、单向阀206、第一油箱207、溢流阀208、电机209、液体通道210和液压油箱211。其中液压缸201通过液体通道210与空腔501相通。活塞203位于液压缸201的中轴线上。缸盖202贴合在液压缸201的顶部。液压缸201与三位四通电磁换向阀204连接。三位四通电磁换向阀204经单向阀206连通液压泵205。三位四通电磁换向阀204经溢流阀208连通第一油箱207；液压泵205与液压油箱211连接并相通。电机209与液压泵205连接并驱动液压泵205。
作为优选，液压缸和液压油箱间设有过滤器。
在本发明中，液压缸与三位四通电磁换向阀连接，三位四通电磁换向阀根据需要调节液压缸与第一邮箱或液压油相连接并相通。
在本发明中，三位四通电磁换向阀经单向阀连通液压泵。三位四通电磁换向阀经溢流阀连通第一油箱。
优选的是，增压系统2的增压倍数为1～20倍，优选5～15倍。箱体5内产生的高静液压力为100～1000MPa，优选200-800MPa。
在本发明中，所述的垂直进给系统3包括垂直伺服电机301、垂直滚珠丝杠302、垂直深沟球轴承端盖303、垂直深沟球轴承304、垂直端盖305、垂直轴承挡块307、垂直圆锥滚子轴承309、垂直丝杠螺母3010、工作台3011。其中垂直深沟球轴承端盖303、垂直深沟球轴承304、垂直端盖305、垂直轴承挡块307、垂直圆锥滚子轴承309、垂直丝杠螺母3010依次从下往上安装在垂直滚珠丝杠302上。与垂直滚珠丝杠302的上端配合的垂直丝杠螺母3010伸入空腔501内，垂直滚珠丝杠的下端与垂直伺服电机301连接。垂直伺服电机301连接并驱动滚珠丝杠302。垂直端盖305设置在箱体5的下方。垂直深沟球轴承304设置在垂直端盖305和垂直滚珠丝杠302之间。垂直深沟球轴承端盖303设置在垂直端盖305内。垂直圆锥滚子轴承309设置在箱体5和垂直滚珠丝杠302之间。垂直轴承挡块307设置在箱体5内。垂直丝杠螺母3010设置在箱体5和垂直滚珠丝杠302之间。
优选的是，在垂直端盖305、垂直轴承挡块307外圈以及箱体5三者交接处装有第一垂直密封圈306。
优选的是，在垂直轴承挡块307内圈和垂直滚珠丝杠302之间装有第二垂直密封圈308。
在本发明中，所述的水平进给系统4包括水平伺服电机401、水平滚珠丝杠402、水平深沟球轴承端盖403、水平深沟球轴承404、水平端盖405、水平轴承挡块407、水平圆锥滚子轴承409、水平丝杠螺母4010。其中水平深沟球轴承端盖403、水平深沟球轴承404、水平端盖405、水平轴承挡块407、水平圆锥滚子轴承409、水平丝杠螺母4010依次从外往里安装在水平滚珠丝杠402上。水平滚珠丝杠402一端伸入空腔501内并与工作台3011连接。水平滚珠丝杠402的另一端与水平伺服电机401连接。水平伺服电机401连接并驱动水平滚珠丝杠402。水平深沟球轴承端盖403设置在水平端盖405内。水平深沟球轴承404设置在水平端盖405和水平滚珠丝杠402之间。水平端盖405设置在箱体5的一侧表面上。水平轴承挡块407设置在箱体5内。水平圆锥滚子轴承409设置在箱体5和水平滚珠丝杠402之间。水平丝杠螺母4010设置在箱体5和水平滚珠丝杠402之间。
优选的是，在水平端盖405、水平轴承挡块407外圈以及箱体5三者交接处装有第一水平密封圈406。
优选的是，在水平轴承挡块407内圈和水平滚珠丝杠402之间装有第二水平密封圈408。
优选的是，该设备还包括监测系统6。
在本发明中，所述的监测系统6设置在箱体5上。监测系统6包括压力传感器601、温度传感器602、力传感器603、位移传感器604和监测箱盖7。监测箱盖7上设有压力孔701、温度孔702、力和位移中心孔703。其中压力传感器601装在监测箱盖7上的压力孔701上。温度传感器602装在监测箱盖7上的温度孔702上。力传感器603和位移传感器604装在工作台3011上。力传感器603和位移传感器604通过力和位移中心孔703与监测系统6连接。
优选的是，力和位移中心孔703和箱体5之间装有第一监测密封圈704。
优选的是，所述的监测箱盖7和箱体5之间装有第二监测密封圈705。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种高静液压磨削方法：
一种高静液压磨削方法，该方法包括以下步骤：
1)打开监测系统6的监测箱盖7，把工件固定在工作台3011上，关闭监测箱盖7；
2)检查各密封处密封情况，检查各传感器是否正常工作；
3)关闭出油孔503，打开进油孔502，向箱体5内供低粘度液体，供满之后关闭进油孔502；
4)开启增压系统2，根据箱体5内设定的压力大小，调整好溢流阀208的位置，开启电机209，带动液压泵205旋转，液压油箱211向液压缸201供低粘度液体，推动活塞203向左移动，箱体5内压力随着活塞203左移不断升高，直到箱体5内压力达到预定值；工作过程中，电机209一直处于工作状态，使增压系统2处于保压状态，箱体5内的压力值可以通过溢流阀208进行调节，实现对箱体5内部的增压与保压；
5)检查各部分是否有低粘度液体泄漏情况；
6)开启主电机1010，调到合适的转速；
7)开启垂直进给系统3的垂直伺服电机301、水平进给系统4的水平伺服电机401，开始磨削加工；
8)磨削加工完成后，关闭各电机，将溢流阀208溢流压力调小，对箱体5内部进行泄压；
9)泄压完成后打开进油孔502、出油孔503，把箱体5内部的低粘度液体放出；
10)低粘度液体放出完成后，打开监测箱盖7，取出加工好的工件。
优选的是，所述方法通过监测系统6进行监测。
在本方案中，所述低粘度液体为煤油、乙醚、三氯乙烯、四氯化碳、柴油、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
在本发明中，空腔501为长方体形，长为5-200cm，优选为8-100cm，更优选为10-80cm；宽为10-100cm，优选为12-80cm，更优选为15-50cm；高为10-200cm，优选为12-150cm，更优选为15-100cm。
实施例1
如图1，一种高静液压磨削设备，该设备包括砂轮架系统1、增压系统2、垂直进给系统3、水平进给系统4和箱体5。箱体5内部设有空腔501。砂轮架系统1位于箱体5的上部并伸入空腔501。垂直进给系统3位于箱体5的下部并伸入空腔501。增压系统2位于箱体5的左侧并伸入空腔501。水平进给系统3位于箱体5的右侧并伸入空腔501。箱体5上还设有进油孔502和出油孔503。
如图2，砂轮架系统1包括砂轮101、砂轮主轴102、砂轮圆锥滚子轴承103、砂轮轴承挡块105、砂轮端盖107、砂轮深沟球轴承108、砂轮深沟球轴承端盖109、主电机1010。其中砂轮101、砂轮圆锥滚子轴承103、砂轮轴承挡块105、砂轮端盖107、砂轮深沟球轴承108、砂轮深沟球轴承端盖109依次从下往上安装在砂轮主轴102上。砂轮主轴102的下端伸入空腔501并与砂轮101连接，上端与主电机1010连接。主电机1010连接并驱动砂轮主轴102。砂轮101位于空腔501内。砂轮圆锥滚子轴承103设置在箱体5和砂轮主轴102之间。砂轮轴承挡块105伸入箱体5内。砂轮端盖107设置在箱体5的上方。砂轮深沟球轴承108设置在砂轮端盖107和砂轮主轴102之间。砂轮深沟球轴承端盖109设置在砂轮端盖107内。在砂轮轴承挡块105内圈和砂轮主轴102之间装有第一砂轮密封圈104。在砂轮轴承挡块105外圈、砂轮端盖107以及箱体5三者交接处装有第二砂轮密封圈106。砂轮101采用杯形的端面磨削砂轮。
如图3和图4，所述的增压系统2包括液压缸201、缸盖202、活塞203、三位四通电磁换向阀204、液压泵205、单向阀206、第一油箱207、溢流阀208、电机209、液体通道210和液压油箱211。其中液压缸201通过液体通道210与空腔501相通。活塞203位于液压缸201的中轴线上。缸盖202贴合在液压缸201的顶部。液压缸201与三位四通电磁换向阀204连接。三位四通电磁换向阀204经单向阀206连通液压泵205。三位四通电磁换向阀204经溢流阀208连通第一油箱207；液压泵205与液压油箱211连接并相通。电机209与液压泵205连接并驱动液压泵205。增压系统2的增压倍数为5倍，箱体5内产生的高静液压力为200MPa。
如图5，垂直进给系统3包括垂直伺服电机301、垂直滚珠丝杠302、垂直深沟球轴承端盖303、垂直深沟球轴承304、垂直端盖305、垂直轴承挡块307、垂直圆锥滚子轴承309、垂直丝杠螺母3010、工作台3011。其中垂直深沟球轴承端盖303、垂直深沟球轴承304、垂直端盖305、垂直轴承挡块307、垂直圆锥滚子轴承309、垂直丝杠螺母3010依次从下往上安装在垂直滚珠丝杠302上。与垂直滚珠丝杠302的上端配合的垂直丝杠螺母3010伸入空腔501内，垂直滚珠丝杠302的下端与垂直伺服电机301连接。垂直伺服电机301连接并驱动滚珠丝杠302。垂直端盖305设置在箱体5的下方。垂直深沟球轴承304设置在垂直端盖305和垂直滚珠丝杠302之间。垂直深沟球轴承端盖303设置在垂直端盖305内。垂直圆锥滚子轴承309设置在箱体5和垂直滚珠丝杠302之间。垂直轴承挡块307设置在箱体5内。垂直丝杠螺母3010设置在箱体5和垂直滚珠丝杠302之间。在垂直端盖305、垂直轴承挡块307外圈以及箱体5三者交接处装有第一垂直密封圈306。在垂直轴承挡块307内圈和垂直滚珠丝杠302之间装有第二垂直密封圈308。如图6，水平进给系统4包括水平伺服电机401、水平滚珠丝杠402、水平深沟球轴承端盖403、水平深沟球轴承404、水平端盖405、水平轴承挡块407、水平圆锥滚子轴承409、水平丝杠螺母4010。其中水平深沟球轴承端盖403、水平深沟球轴承404、水平端盖405、水平轴承挡块407、水平圆锥滚子轴承409、水平丝杠螺母4010依次从外往里安装在水平滚珠丝杠402上。水平滚珠丝杠402一端伸入空腔501内并与工作台3011连接。水平滚珠丝杠402的另一端与水平伺服电机401连接。水平伺服电机401连接并驱动水平滚珠丝杠402。水平深沟球轴承端盖403设置在水平端盖405内。水平深沟球轴承404设置在水平端盖405和水平滚珠丝杠402之间。水平端盖405设置在箱体5的一侧表面上。水平轴承挡块407设置在箱体5内。水平圆锥滚子轴承409设置在箱体5和水平滚珠丝杠402之间。水平丝杠螺母4010设置在箱体5和水平滚珠丝杠402之间。在水平端盖405、水平轴承挡块407外圈以及箱体5三者交接处装有第一水平密封圈406。在水平轴承挡块407内圈和水平滚珠丝杠402之间装有第二水平密封圈408。
实施例2
重复实施例1，该设备还包括监测系统6。如图7，监测系统6设置在箱体5,上。监测系统6包括压力传感器601、温度传感器602、力传感器603、位移传感器604和监测箱盖7。监测箱盖7上设有压力孔701、温度孔702、力和位移中心孔703。其中压力传感器601装在监测箱盖7上的压力孔701上。温度传感器602装在监测箱盖7上的温度孔702上。力传感器603和位移传感器604装在工作台3011上。力传感器603和位移传感器604通过力和位移中心孔703与监测系统6连接。力和位移中心孔703和箱体5之间装有第一监测密封圈704。所述的监测箱盖7和箱体5之间装有第二监测密封圈705。
实施例3
重复实施例1，只是增压系统2的增压倍数为15倍，箱体5内产生的高静液压力为500MPa。
实施例4
一种高静液压磨削方法，利用实施例1的设备，该方法包括以下步骤：
1)打开监测系统6的监测箱盖7，把工件固定在工作台3011上，关闭监测箱盖7；
2)检查各密封处密封情况，检查各传感器是否正常工作；
3)关闭出油孔503，打开进油孔502，向箱体5内供煤油，供满之后关闭进油孔502；
4)开启增压系统2，根据箱体5内设定的压力大小，调整好溢流阀208的位置，开启电机209，带动液压泵205旋转，液压油箱211对液压缸201供煤油，推动活塞203向左移动，箱体5内压力随着活塞203左移不断升高，直到箱体5内压力达到预定值；工作过程中，电机209一直处于工作状态，使增压系统2处于保压状态，箱体5内的压力值可以通过溢流阀208进行调节，实现对箱体5内部的增压与保压；
5)检查各部分是否有煤油泄漏情况；
6)开启主电机1010，调到合适的转速；
7)开启垂直进给系统3的垂直伺服电机301、水平进给系统4的水平伺服电机401，开始磨削加工；
8)磨削加工完成后，关闭各电机，将溢流阀208溢流压力调小，对箱体5内部进行泄压；
9)泄压完成后打开进油孔502、出油孔503，把箱体5内部的煤油放出；
10)煤油放出完成后，打开监测箱盖7，取出加工好的工件。
实施例5
重复实施例4，只是通过监测系统6监测整个操作过程。
实施例6
一种高静液压磨削设备，该设备包括砂轮架系统1、增压系统2、垂直进给系统3、水平进给系统4、箱体5和位于箱体(5)之内的工作台3011；其中箱体5内部设有空腔501，砂轮架系统1位于箱体5的上部并且安装在砂轮主轴102的末端的砂轮(101)伸入空腔501；垂直进给系统3位于箱体5的下部并且安装在垂直滚珠丝杠302上的垂直丝杠螺母3010伸入空腔501，其中工作台3011设置于与垂直滚珠丝杠302的上端配合的垂直丝杠螺母3010的上方；增压系统2位于箱体5的一侧并且有液体通道210通向空腔501；水平进给系统4位于箱体5的另一侧并装有水平滚珠丝杠402，该水平滚珠丝杠402的末端伸入空腔501内并且与水平滚珠丝杠402的末端配合的水平丝杠螺母4010与工作台3011连接以便带动工作台3011水平移动；箱体5上还设有进油孔502和出油孔503。优选，高静液压磨削设备还包括监测系统6，其中监测系统6中设置有监测箱盖7。
砂轮架系统1包括砂轮101、砂轮主轴102、砂轮圆锥滚子轴承103、砂轮轴承挡块105、砂轮端盖107、砂轮深沟球轴承108、砂轮深沟球轴承端盖109、主电机1010。其中砂轮101、砂轮圆锥滚子轴承103、砂轮轴承挡块105、砂轮端盖107、砂轮深沟球轴承108、砂轮深沟球轴承端盖109依次从下往上安装在砂轮主轴102上。砂轮主轴102的一端(即下端)伸入空腔501并与砂轮101连接，另一端(即上端)与主电机1010连接。主电机1010连接并驱动砂轮主轴102。砂轮101位于空腔501内。砂轮圆锥滚子轴承103设置在箱体5和砂轮主轴102之间。砂轮轴承挡块105伸入箱体5内。砂轮端盖107设置在箱体5的上方。砂轮深沟球轴承108设置在砂轮端盖107和砂轮主轴102之间。砂轮深沟球轴承端盖109设置在砂轮端盖107内。在砂轮轴承挡块105内圈和砂轮主轴102之间装有第一砂轮密封圈104。在砂轮轴承挡块105外圈、砂轮端盖107以及箱体5三者交接处装有第二砂轮密封圈106。砂轮101采用杯形的端面磨削砂轮。
增压系统2包括液压缸201、缸盖202、活塞203、第一油箱204、液压泵205、单向阀206、第二油箱207、溢流阀208、电机209、液体通道210和液压油箱211。其中液压缸201通过液体通道210与空腔501相通。活塞203位于液压缸201的中轴线上。缸盖202贴合在液压缸201的顶部。液压缸201一端连通第一油箱204。液压缸201另一端经单向阀206连通液压泵205，液压缸201经溢流阀208连通第二油箱207。液压泵205与液压油箱211连接并相通。电机209与液压泵205连接并驱动液压泵205。
垂直进给系统3包括垂直伺服电机301、垂直滚珠丝杠302、垂直深沟球轴承端盖303、垂直深沟球轴承304、垂直端盖305、垂直轴承挡块307、垂直圆锥滚子轴承309、垂直丝杠螺母3010、工作台3011。其中垂直深沟球轴承端盖303、垂直深沟球轴承304、垂直端盖305、垂直轴承挡块307、垂直圆锥滚子轴承309、垂直丝杠螺母3010依次从下往上安装在垂直滚珠丝杠302上。与垂直滚珠丝杠302的上端配合的垂直丝杠螺母3010伸入空腔501内，垂直滚珠丝杠的下端与垂直伺服电机301连接。垂直伺服电机301连接并驱动滚珠丝杠302。垂直端盖305设置在箱体5的下方。垂直深沟球轴承304设置在垂直端盖305和垂直滚珠丝杠302之间。垂直深沟球轴承端盖303设置在垂直端盖305内。垂直圆锥滚子轴承309设置在箱体5和垂直滚珠丝杠302之间。垂直轴承挡块307设置在箱体5内。垂直丝杠螺母3010设置在箱体5和垂直滚珠丝杠302之间。在垂直端盖305、垂直轴承挡块307外圈以及箱体5三者交接处装有第一垂直密封圈306。在垂直轴承挡块307内圈和垂直滚珠丝杠302之间装有第二垂直密封圈308。
水平进给系统4包括水平伺服电机401、水平滚珠丝杠402、水平深沟球轴承端盖403、水平深沟球轴承404、水平端盖405、水平轴承挡块407、水平圆锥滚子轴承409、水平丝杠螺母4010。其中水平深沟球轴承端盖403、水平深沟球轴承404、水平端盖405、水平轴承挡块407、水平圆锥滚子轴承409、水平丝杠螺母4010依次从外往里安装在水平滚珠丝杠402上。水平滚珠丝杠402一端伸入空腔501内并与工作台3011连接。水平滚珠丝杠402的另一端与水平伺服电机401连接。水平伺服电机401连接并驱动水平滚珠丝杠402。水平深沟球轴承端盖403设置在水平端盖405内。水平深沟球轴承404设置在水平端盖405和水平滚珠丝杠402之间。水平端盖405设置在箱体5的一侧表面上。水平轴承挡块407设置在箱体5内。水平圆锥滚子轴承409设置在箱体5和水平滚珠丝杠402之间。水平丝杠螺母4010设置在箱体5和水平滚珠丝杠402之间。在水平端盖405、水平轴承挡块407外圈以及箱体5三者交接处装有第一水平密封圈406。在水平轴承挡块407内圈和水平滚珠丝杠402之间装有第二水平密封圈408。

Claims (10)

1.一种高静液压磨削设备，其特征在于：该设备包括砂轮架系统(1)、增压系统(2)、垂直进给系统(3)、水平进给系统(4)、箱体(5)和位于箱体(5)之内的工作台(3011)；其中箱体(5)内部设有空腔(501)，砂轮架系统(1)位于箱体(5)的上部并且安装在砂轮主轴(102)的末端的砂轮(101)伸入空腔(501)；垂直进给系统(3)位于箱体(5)的下部并且安装在垂直滚珠丝杠(302)上的垂直丝杠螺母(3010)伸入空腔(501)，其中工作台(3011)设置于与垂直滚珠丝杠(302)的上端配合的垂直丝杠螺母(3010)的上方；增压系统(2)位于箱体(5)的一侧并且有液体通道(210)通向空腔(501)；水平进给系统(4)位于箱体(5)的另一侧并装有水平滚珠丝杠(402)，该水平滚珠丝杠(402)的末端伸入空腔(501)内并且与水平滚珠丝杠(402)的末端配合的水平丝杠螺母(4010)与工作台(3011)连接以便带动工作台(3011)水平移动；箱体(5)上还设有进油孔(502)和出油孔(503)。
2.根据权利要求1所述的高静液压磨削设备，其特征在于：所述砂轮架系统(1)包括砂轮(101)、砂轮主轴(102)、砂轮圆锥滚子轴承(103)、砂轮轴承挡块(105)、砂轮端盖(107)、砂轮深沟球轴承(108)、砂轮深沟球轴承端盖(109)、主电机(1010)，其中砂轮(101)、砂轮圆锥滚子轴承(103)、砂轮轴承挡块(105)、砂轮端盖(107)、砂轮深沟球轴承(108)、砂轮深沟球轴承端盖(109)依次从下往上安装在砂轮主轴(102)上，砂轮主轴(102)的一端(即下端)伸入空腔(501)并与砂轮(101)连接，另一端(即上端)与主电机(1010)连接，主电机(1010)连接并驱动砂轮主轴(102)，砂轮(101)位于空腔(501)内，砂轮圆锥滚子轴承(103)设置在箱体(5)和砂轮主轴(102)之间，砂轮轴承挡块(105)伸入箱体(5)内，砂轮端盖(107)设置在箱体(5)的上方，砂轮深沟球轴承(108)设置在砂轮端盖(107)和砂轮主轴(102)之间，砂轮深沟球轴承端盖(109)设置在砂轮端盖(107)内；
优选的是，在砂轮轴承挡块(105)内圈和砂轮主轴(102)之间装有第一砂轮密封圈(104)，在砂轮轴承挡块(105)外圈、砂轮端盖(107)以及箱体(5)三者交接处装有第二砂轮密封圈(106)；和/或
砂轮(101)采用杯形的端面磨削砂轮。
3.根据权利要求1或2所述的高静液压磨削设备，其特征在于：所述的增压系统(2)包括液压缸(201)、缸盖(202)、活塞(203)、三位四通电磁换向阀(204)、液压泵(205)、单向阀(206)、第一油箱(207)、溢流阀(208)、电机(209)、液体通道(210)和液压油箱(211)，其中液压缸(201)通过液体通道(210)与空腔(501)相通，活塞(203)位于液压缸(201)的中轴线上，缸盖(202)贴合在液压缸(201)的顶部，液压缸(201)与三位四通电磁换向阀(204)连接；三位四通电磁换向阀(204)经单向阀(206)连通液压泵(205)，三位四通电磁换向阀(204)经溢流阀(208)连通第一油箱(207)；液压泵(205)与液压油箱(211)连接并相通；电机(209)与液压泵(205)连接并驱动液压泵(205)；和/或
增压系统(2)的增压倍数为1～20倍，优选5～15倍，箱体(5)内产生的高静液压力为100～1000MPa，优选200-800MPa。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高静液压磨削设备，其特征在于：所述的垂直进给系统(3)包括垂直伺服电机(301)、垂直滚珠丝杠(302)、垂直深沟球轴承端盖(303)、垂直深沟球轴承(304)、垂直端盖(305)、垂直轴承挡块(307)、垂直圆锥滚子轴承(309)、垂直丝杠螺母(3010)、工作台(3011)，其中垂直深沟球轴承端盖(303)、垂直深沟球轴承(304)、垂直端盖(305)、垂直轴承挡块(307)、垂直圆锥滚子轴承(309)、垂直丝杠螺母(3010)依次从下往上安装在垂直滚珠丝杠(302)上，与垂直滚珠丝杠(302)的上端配合的垂直丝杠螺母(3010)伸入空腔(501)内，垂直滚珠丝杠(302)的下端与垂直伺服电机(301)连接，垂直伺服电机(301)连接并驱动垂直滚珠丝杠(302)，垂直端盖(305)设置在箱体(5)的下方，垂直深沟球轴承(304)设置在垂直端盖(305)和垂直滚珠丝杠(302)之间，垂直深沟球轴承端盖(303)设置在垂直端盖(305)内，垂直圆锥滚子轴承(309)设置在箱体(5)和垂直滚珠丝杠(302)之间，垂直轴承挡块(307)设置在箱体(5)内，垂直丝杠螺母(3010)设置在箱体(5)和垂直滚珠丝杠(302)之间；
优选的是，在垂直端盖(305)、垂直轴承挡块(307)外圈以及箱体(5)三者交接处装有第一垂直密封圈(306)，在垂直轴承挡块(307)内圈和垂直滚珠丝杠(302)之间装有第二垂直密封圈(308)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高静液压磨削设备，其特征在于：所述的水平进给系统(4)包括水平伺服电机(401)、水平滚珠丝杠(402)、水平深沟球轴承端盖(403)、水平深沟球轴承(404)、水平端盖(405)、水平轴承挡块(407)、水平圆锥滚子轴承(409)、水平丝杠螺母(4010)，其中水平深沟球轴承端盖(403)、水平深沟球轴承(404)、水平端盖(405)、水平轴承挡块(407)、水平圆锥滚子轴承(409)、水平丝杠螺母(4010)依次从外往里安装在水平滚珠丝杠(402)上，水平滚珠丝杠(402)一端伸入空腔(501)内并与工作台(3011)连接，水平滚珠丝杠(402)的另一端与水平伺服电机(401)连接，水平伺服电机(401)连接并驱动水平滚珠丝杠(402)；水平深沟球轴承端盖(403)设置在水平端盖(405)内，水平深沟球轴承(404)设置在水平端盖(405)和水平滚珠丝杠(402)之间；水平端盖(405)设置在箱体(5)的一侧表面上，水平轴承挡块(407)设置在箱体(5)内，水平圆锥滚子轴承(409)设置在箱体(5)和水平滚珠丝杠(402)之间；水平丝杠螺母(4010)设置在箱体(5)和水平滚珠丝杠(402)之间；
优选的是，在水平端盖(405)、水平轴承挡块(407)外圈以及箱体(5)三者交接处装有第一水平密封圈(406)，在水平轴承挡块(407)内圈和水平滚珠丝杠(402)之间装有第二水平密封圈(408)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的高静液压磨削设备，其特征在于：该设备还包括监测系统(6)。
7.根据权利要求6所述的高静液压磨削设备，其特征在于：所述的监测系统(6)设置在箱体(5)上，监测系统(6)包括压力传感器(601)、温度传感器(602)、力传感器(603)、位移传感器(604)和监测箱盖(7)，监测箱盖(7)上设有压力孔(701)、温度孔(702)、力和位移中心孔(703)；其中压力传感器(601)装在监测箱盖(7)上的压力孔(701)上，温度传感器(602)装在监测箱盖(7)上的温度孔(702)上，力传感器(603)和位移传感器(604)装在工作台(3011)上，力传感器(603)和位移传感器(604)通过力和位移中心孔(703)与监测系统(6)连接；和/或
力和位移中心孔(703)和箱体(5)之间装有第一监测密封圈(704)。
8.根据权利要求7所述的高静液压磨削设备，其特征在于：所述的监测箱盖(7)和箱体(5)之间装有第二监测密封圈(705)。
9.一种高静液压磨削方法或使用权利要求1-8中任一项所述的高静液压磨削设备进行磨削的方法，该方法包括以下步骤：
1)打开监测系统(6)的监测箱盖(7)，把工件固定在工作台(3011)上，关闭监测箱盖(7)；
2)检查各密封处密封情况，检查各传感器是否正常工作；
3)关闭出油孔(503)，打开进油孔(502)，向箱体(5)内供低粘度液体，供满之后关闭进油孔(502)；
4)开启增压系统(2)，根据箱体(5)内设定的压力大小，调整好溢流阀(208)的位置，开启电机(209)，带动液压泵(205)旋转，液压油箱(211)向液压缸(201)供低粘度液体，推动活塞(203)向左移动，箱体(5)内压力随着活塞(203)左移不断升高，直到箱体(5)内压力达到预定值；工作过程中，电机(209)一直处于工作状态，使增压系统(2)处于保压状态，箱体(5)内的压力值可以通过溢流阀(208)进行调节，实现对箱体(5)内部的增压与保压；
5)检查各部分是否有低粘度液体泄漏情况；
6)开启主电机(1010)，调到合适的转速；
7)开启垂直进给系统(3)的垂直伺服电机(301)、水平进给系统(4)的水平伺服电机(401)，开始磨削加工；
8)磨削加工完成后，关闭各电机，将溢流阀(208)溢流压力调小，对箱体(5)内部进行泄压；
9)泄压完成后打开进油孔(502)、出油孔(503)，把箱体(5)内部的低粘度液体放出；
10)低粘度液体放出完成后，打开监测箱盖(7)，取出加工好的工件。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述方法通过监测系统(6)进行监测，和/或
所述低粘度液体为煤油、乙醚、三氯乙烯、四氯化碳、柴油、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
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