CN108214115A - 超声辅助elid端面磨削机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了超声辅助ELID端面磨削机床，包括床身、金属结合剂超声磨盘、研磨液喷嘴、载物盘和ELID电解电极。该ELID电解电极包括电解电极电源、电机、导轨和电极板，该电极板布置在相邻的两载物盘之间，该电极板安装在由电机控制的导轨上，通过电机控制电极板的底部与该金属结合剂超声磨盘之间的距离，该电解电极电源的正极与金属结合剂超声磨盘相连并作为阳极，该电解电极电源的负极与电极板相连并作为阴极；通过调节电解电极电源的电压和电流，控制该金属结合剂超声磨盘的电解速度。它具有如下优点：将超声振动辅助磨削技术和ELID辅助磨削技术结合在一起，使金属结合剂超声磨盘始终保持良好状态，能大大提高零件的加工效率和加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬脆性材料加工领域，尤其涉及一种超声辅助ELID(在线电解修整砂轮)端面磨削机床。
背景技术
光学玻璃、人工晶体、陶瓷等硬脆难加工材料由于其具有优良的机械性能、介电性能和化学稳定性，故在航空航天、国防军工、汽车、信息、机械加工等领域被广泛运用。但是这些材料硬度高、脆性大、加工困难，因此要实现对其高效精密加工非常具有挑战性。磨削作为一种常用的精密加工方法，常常被用于对硬脆性材料的精密加工。在磨削过程中，加工效率和加工精度是矛盾的，为了提高磨削效率需选用较粗粒径磨粒，而选用较粗粒径磨粒则加工精度较差，为了提高表面加工精度则需选用较小粒径的磨粒，这又会影响磨削效率。
为了提高硬脆性材料磨削的效率和精度，人们提出了超声辅助磨削的方法，如本申请人早期提出的且已获得授权的发明专利《一种大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘》(ZL201510492598.5)和《一种大尺寸轴向超声辅助端面磨削磨盘》(ZL201510492638.6)。在普通磨削基础上施加超声振动，超声振动的引入，不仅可以提高硬脆性材料的加工效率，同时也可以提高磨削精度，特别是在细粒度金刚石砂轮磨削过程中，超声振动的引入可以有效地解决细粒度砂轮的堵塞问题，从而达到提高精度和效率的目的。但细粒度砂轮在加工过程中也很容易磨损，需频繁修整，这将会影响生产效率。
针对金属结合剂金刚石砂轮精密磨削砂轮容易堵塞需频繁修整的难题，日本磨削领域专家大森整发明了在线电解修整砂轮(ELID)的磨削技术，通过对砂轮的在线修整使得细粒度金刚石砂轮一直保存锋利状态。从而达到提高磨削效率和磨削精度的目的。
超声振动辅助磨削技术和砂轮在线修整磨削技术分别利用不同的原理来达到提高磨削精度和磨削效率的目的。然而，如果能将这两种技术相结合，形成超声辅助ELID磨削技术，势必会对提高磨削效率和磨削精度产生更好的效果。
发明内容
本发明提供了超声辅助ELID端面磨削机床，其克服了背景技术中超声振动辅助磨削技术所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
超声辅助ELID端面磨削机床，包括一床身、一金属结合剂超声磨盘、多个研磨液喷嘴、多个载物盘和多个ELID电解电极；该床身具有主轴，该主轴和金属结合剂超声磨盘连接以通过主轴带动金属结合剂超声磨盘绕主轴轴线旋转；该载物盘上装接有工件，该载物盘位于该金属结合剂超声磨盘上方且能自转，该工件被压在该金属结合剂超声磨盘表面；该研磨液喷嘴控制电解研磨液均匀喷洒到工件与该金属结合剂超声磨盘之间；该ELID电解电极包括电解电极电源、电机、导轨和电极板，该电极板布置在相邻的两载物盘之间，该电极板安装在由电机控制的导轨上，通过电机控制电极板的底部与该金属结合剂超声磨盘之间的距离，该电解电极电源的正极与金属结合剂超声磨盘相连并作为阳极，该电解电极电源的负极与电极板相连并作为阴极；通过调节电解电极电源的电压和电流，控制该金属结合剂超声磨盘的电解速度。
一实施例之中：该多个载物盘周向均匀间隔位于金属结合剂超声磨盘之上。
一实施例之中：该载物盘个数和ELID电解电极个数相等，且每相邻两个载物盘之间设有上述的一个ELID电解电极。
一实施例之中：该金属结合剂超声磨盘为能导电的金属结合剂磨盘，该金属结合剂磨盘为铜基金属结合剂磨盘、镍基金属结合剂磨盘或钨基金属结合剂磨盘。
一实施例之中：该金属结合剂超声磨盘的转动轴线、载物盘的自转轴线都竖直布置，通过电机和导轨控制电极板相对床身上下运动。
一实施例之中：该电极板两侧都安装有测距传感器，测距传感器检测电极板的底部与金属结合剂超声磨盘之间的距离。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明将超声振动辅助磨削技术和ELID辅助磨削技术结合在一起，使金属结合剂超声磨盘始终保持良好状态，解决了磨盘修整复杂困难的问题，磨盘易堵塞等问题，且能产生如下技术效果：其一，可用于端面磨削、研磨和抛光，可实现对工件的超精密研磨加工，可实现对零件大批量端面磨削、研磨和抛光加工，能大大提高零件的加工效率和加工精度。其二，磨盘与工件磨削表面接触时会产生电解液超声空化现象，能有效促进磨盘修整的实际效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为超声辅助ELID端面磨削机床的结构示意图。
图2为ELID电解电极的结构示意图。
图3为研磨液喷嘴的结构示意图。
具体实施方式
参见图1所示，一种超声辅助ELID端面磨削机床，包括一立式床身1、一金属结合剂超声磨盘2、多个研磨液喷嘴3、三个ELID电解电极4和三个载物盘5，每相邻两个载物盘之间设有上述的一个ELID电解电极。该立式床身1具有一位于顶部的外盖和一伸出上盖之上的竖直布置的主轴，该主轴连接金属结合剂超声磨盘2，通过主轴带动该金属结合剂超声磨盘2绕主轴轴线旋转；该载物盘5用于装接工件，该三个载物盘5均布在所述金属结合剂超声磨盘2上方并可以自转，该自转轴线竖直布置，该工件被压在金属结合剂超声磨盘2表面；该多个研磨液喷嘴3均布在该立式床身1的外盖上，控制电解研磨液均匀喷洒到工件与该金属结合剂超声磨盘2之间。
该ELID电解电极4包括电解电极电源9、电机7、导轨6和电极板8，该电极板8布置在相邻的两载物盘2之间，该电极板8安装在由电机7控制的导轨6上，通过电机7和导轨8控制电极板8上下运动，控制该电极板8的底部与该金属结合剂超声磨盘2之间的距离，该电解电极电源9的正极与金属结合剂超声磨盘2相连并作为阳极，该电解电极电源9的负极与电极板8相连并作为阴极；通过调节电解电极电源的电压和电流，控制该金属结合剂超声磨盘的电解速度，使所述金属结合剂超声磨盘始终保持良好状态，实现对工件的超精密研磨加工。该电机7如为步进电机，该导轨6竖直布置，该电机和电极板的传动连接如：还包括一相对床身固定的固定板10，该电机7固接在固定板10之上，该固定板10和电极板上下间隔，该导轨如包括丝杆，该电极板8和丝杆之间构成能转动的连接关系，该固定板上设有能转动的螺母，该螺母螺接丝杆，该电机传动连接螺母，通过电机带动螺母转动，通过螺母转动带动丝杆上下活动，通过丝杆上下活动带动电极板8上下活动。
进一步的，该电极板8左右两侧都安装有测距传感器，测距传感器检测电极板的底部与金属结合剂超声磨盘之间的距离。
该金属结合剂超声磨盘2为能导电的金属结合剂磨盘，该金属结合剂磨盘如为铜基金属结合剂磨盘、镍基金属结合剂磨盘或钨基金属结合剂磨盘。该研磨液喷嘴均布在所述立式床身的外盖，根据实际加工需要，研磨液喷嘴的排布规律和数量可进行调整。
使用过程中，工件在一定的压力作用下置于磨盘表面，磨盘在电机主轴带动下做旋转运动，并在超声电源作用下磨盘上磨块做超声振动，与此同时，在电解电源的作用下，电极板与磨盘间通过电解液发生电解反应，实现对磨盘的在线修整。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (6)
1.超声辅助ELID端面磨削机床，其特征在于：包括一床身、一金属结合剂超声磨盘、多个研磨液喷嘴、多个载物盘和多个ELID电解电极；该床身具有主轴，该主轴和金属结合剂超声磨盘连接以通过主轴带动金属结合剂超声磨盘绕主轴轴线旋转；该载物盘上装接有工件，该载物盘位于该金属结合剂超声磨盘上方且能自转，该工件被压在该金属结合剂超声磨盘表面；该研磨液喷嘴控制电解研磨液均匀喷洒到工件与该金属结合剂超声磨盘之间；该ELID电解电极包括电解电极电源、电机、导轨和电极板，该电极板布置在相邻的两载物盘之间，该电极板安装在由电机控制的导轨上，通过电机控制电极板的底部与该金属结合剂超声磨盘之间的距离，该电解电极电源的正极与金属结合剂超声磨盘相连并作为阳极，该电解电极电源的负极与电极板相连并作为阴极；通过调节电解电极电源的电压和电流，控制该金属结合剂超声磨盘的电解速度。
2.根据权利要求1所述的超声辅助ELID端面磨削机床，其特征在于：该多个载物盘周向均匀间隔位于金属结合剂超声磨盘之上。
3.根据权利要求1所述的超声辅助ELID端面磨削机床，其特征在于：该载物盘个数和ELID电解电极个数相等，且每相邻两个载物盘之间设有上述的一个ELID电解电极。
4.根据权利要求1所述的超声辅助ELID端面磨削机床，其特征在于：该金属结合剂超声磨盘为能导电的金属结合剂磨盘，该金属结合剂磨盘为铜基金属结合剂磨盘、镍基金属结合剂磨盘或钨基金属结合剂磨盘。
5.根据权利要求1所述的超声辅助ELID端面磨削机床，其特征在于：该金属结合剂超声磨盘的转动轴线、载物盘的自转轴线都竖直布置，通过电机和导轨控制电极板相对床身上下运动。
6.根据权利要求1所述的超声辅助ELID端面磨削机床，其特征在于：该电极板两侧都安装有测距传感器，测距传感器检测电极板的底部与金属结合剂超声磨盘之间的距离。
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