CN110560807A - 平面磨削与电解复合加工装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种平面磨削与电解复合加工装置、系统及方法，属于磨削与电解复合加工领域。平面磨削与电解复合加工装置包括磨削本体，能接入电源负极而作为电解加工阴极，所述磨削本体内部具有贯穿的通液孔，用于通入电解液；若干磨削块，间隔设置于磨削本体端部形成磨削区，相邻磨削块中间的裸露区域形成电解作用区，电解液能从电解作用区流出。本发明采用带中心通液孔的磨削本体对工件进行磨削和电解复合加工，既能满足对高强度高硬度材料加工的要求，又能满足提高加工精度和降低工件表面粗糙度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及磨削与电解复合加工领域；尤其涉及一种平面磨削与电解复合加工装置、系统及方法。
背景技术
为了追求卓越的性能，高强度高硬度难加工材料(钛合金、高温合金、高强不锈钢等)越来越多地应用到平面上，导致加工效率低、工具磨损快、磨削成本高等问题的出现。磨削加工切削深度小，可获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度，但在磨削高硬度材料时效率较低，磨损加剧。电解加工具有无工具损耗、无残余应力、不受材料硬度限制、工具阴极与工件无实际接触等优点对高强度高硬度材料的去除加工具有一定的优势，但同时电解加工易在工件表面形成钝化层而阻碍电化学反应的继续进行，且加工精度较难保证。
由此看来，单一的加工方式已经越来越不能满足实际工程的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了一种平面磨削与电解复合加工装置、系统及方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
作为本发明的一个方面，提供了一种平面磨削与电解复合加工装置，包括：
磨削本体，能接入电源负极而作为电解加工阴极，所述磨削本体内部具有贯穿的通液孔，用于通入电解液；
若干磨削块，间隔设置于磨削本体端部形成磨削区，相邻磨削块中间的裸露区域形成电解作用区，电解液能从电解作用区流出；
其中，所述电解液流经所述电解作用区时发生电解反应，使接入电源正极的工件表面产生钝化层，所述磨削块通过磨削本体的磨削动作在加工工件表面的同时也具有去除所述钝化层的作用。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种平面磨削与电解复合加工系统，包括：
如上述的平面磨削与电解复合加工装置；
工件，具有导电性；
电源，通过导线分别将电源负极与所述导电区相连，将电源正极与工件相连；以及，
电解液，经通液孔于电解作用区流出，将电解作用区与所述工件之间形成电解池，用于对工件进行电解加工。
作为本发明的再一个方面，还提供了一种平面磨削与电解复合加工方法，采用如上述的平面磨削与电解复合加工装置，对工件进行磨削与电解复合加工。
从上述技术方案可以看出，本发明的一种平面磨削与电解复合加工装置、系统及方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)采用带通液孔的磨削本体对工件进行磨削和电解复合加工，既能满足对高强度高硬度材料加工的要求，又能满足提高加工精度和降低工件表面粗糙度的要求；
(2)通过调节电压的大小可以切换磨削与电解作用的功效大小，实现难加工材料平面高效、高精、低成本加工；
(3)两种加工方式相辅相成，相互促进。
附图说明
图1为本发明实施例平面磨削与电解复合加工装置示意图；
图2为本发明实施例磨削本体正视示意图；
图3为本发明实施例磨削本体仰视示意图；
图4为A-A剖面图；
图5为图4中局部A放大图；
图6为图4中局部B放大图。
上述附图中，附图标记含义如下：
1.电解液及流向，2.中心通液孔，3.绝缘层，4.电解作用区，5.杯形砂轮，6.砂轮块，7.电解液流线，8.待加工工件，9.电源负极，10.电源正极。
具体实施方式
磨削加工切削深度小，可获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度，但在磨削高硬度材料时效率较低，磨损加剧。电解加工具有无工具损耗、无残余应力、不受材料硬度限制、工具阴极与工件无实际接触等优点，对高强度高硬度材料的去除加工具有一定的优势，但同时电解加工易在工件表面形成钝化层而阻碍电化学反应的继续进行，且加工精度较难保证。由此看来，单一的加工方式已经越来越不能满足实际工程的需要，为了追求高的效率、低的成本，本发明结合了高硬度金刚石磨削和电解加工的优势，采用带通液孔的磨削本体对工件进行磨削和电解复合加工，通过调节电压的大小可以切换磨削与电解作用的功效大小，实现难加工材料平面高效、高精、低成本加工。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
一种平面磨削与电解复合加工装置，包括：
磨削本体，能接入电源负极而作为电解加工阴极，磨削本体内部具有贯穿的通液孔，用于通入电解液；
若干磨削块，间隔设置于磨削本体端部形成磨削区，相邻磨削块中间的裸露区域形成电解作用区，电解液能从电解作用区流出；
其中，电解液流经电解作用区时发生电解反应，使接入电源正极的工件表面产生钝化层，磨削块通过磨削本体的磨削动作在加工工件表面的同时也具有去除钝化层的作用。
在本实施例中，加工初期，可提高电源电压，充分发挥电解加工不熟材料硬度限制的优势，增加电解去除材料的作用，磨削块只用来刮除电解加工产生的钝化层。随着加工的继续进行，可逐渐降低电源电压，减小电解去除材料的作用，增加磨削块的磨削作用。如此磨削与电解复合加工，可有效提高难加工材料平面的加工效率，减少砂轮的磨损，延长砂轮使用寿命，并能实现高精度、高质量表面的加工。
在不同实施例中，本装置应用于但并不局限于，钛合金、高温合金、硬质合金等高强高硬度材料且为平面结构。实现难加工材料平面高效、高精、低成本加工。
进一步，磨削本体远离电解作用区的另一端部为导电区，用于接入电源负极；
作为优选，磨削本体设置为变径的筒状，且靠近电解作用区的端部内径比靠近导电区的端部内径大，用于提高加工的作用面积。
进一步，磨削本体为黄铜材质，除导电区和电解作用区外的外壁和内壁均涂覆绝缘层。
进一步，磨削本体的磨削动作为旋转动作，在本实施例中，磨削本体是在中空电主轴的带动下进行旋转动作，电解液可通过中空电主轴流入磨削本体的中心通液孔，并到达电解作用区；但并不局限于此。
进一步，磨削块为金刚石砂轮材质，镶嵌于磨削本体端部。
进一步，磨削块凸出电解作用区的高度为0.2-1mm。
在本实施例中，还提供一种平面磨削与电解复合加工系统，包括：
如上述平面磨削与电解复合加工装置；
工件，具有导电性；
电源，通过导线分别将电源负极与导电区相连，将电源正极与工件相连；以及，
电解液，经通液孔于电解作用区流出，将电解作用区与工件之间形成电解池，用于对工件进行电解加工。
在本实施例中，还提供一种平面磨削与电解复合加工方法，采用如上述的平面磨削与电解复合加工装置，对工件进行磨削与电解复合加工。
进一步，在磨削和电解复合加工过程中，通过调节电源电压切换磨削作用与电解作用的相对强度；
作为优选，电源电压调节范围为10-35V。
在不同的实施例中，可以根据加工效率、表面质量、磨削块寿命等不同要求灵活调节加工电压的大小，从而切换磨削与电解作用的功效大小。加工效率或者磨削块寿命要求较高时可以调大电压，增加电解加工作用，材料的去除更多的是靠电化学腐蚀完成，磨削块只刮除钝化层从而磨削块磨损较慢；当希望加工表面残余应力较小时，也可以调大电压，发挥电解加工无残余应力的优势，增加电解去除材料的作用，减少磨削机械力产生的残余应力；当表面粗糙度、平面度要求较高时，可以调低电压，减少电解加工作用，以磨削块磨削为主。
以下列举具体实施例来对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1所示为平面磨削与电解复合加工系统示意图，杯型砂轮5(即磨削本体)接电源负极9作为电解加工阴极，待加工工件8(即工件)接电源正极10作为电解加工阳极；同时杯型砂轮5下部镶嵌有金刚石砂轮块6(即磨削块)，可进行平面的磨削加工。
杯型砂轮5与待加工工件8形成腔体，但由于镶嵌于杯型砂轮5底部的砂轮块6高于电解作用区4，这样在电解作用区4下部产生缺口，大部分电解液便可以从这个缺口中流出，高速经过电解加工区域，提供电解加工的媒介；小部分电解液从砂轮块6与待加工工件8的微小缝隙中流出，电解液可充当冷却液并清除微小磨屑。
如图2磨削本体正视示意图，图3磨削本体的仰视图，图4A-A剖面图及图5和图6局部放大图所示，杯型砂轮5基体为黄铜材质，除砂轮杆上部和底部电解作用区4以外都涂有绝缘层3，杯型砂轮5中心有中心通液孔2，提供加工时的电解液。杯型砂轮5底部分瓣镶嵌金刚石砂轮块6，露出电解作用区4。在杯型砂轮5高速旋转的过程中，电解液作用区4电解加工和砂轮块6磨削加工交替作用于工件表面。
镶嵌于杯型砂轮5底部的砂轮块6高于电解作用区4，这样在电解作用区4下部产生缺口，大部分电解液便可以从这个缺口中流出，高速经过电解加工区域，提供电解加工的媒介。
电解加工电压可选择范围：10-35V，砂轮块6高度h可选择范围0.2-1mm。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种平面磨削与电解复合加工装置，其特征在于，包括：
磨削本体，能接入电源负极而作为电解加工阴极，所述磨削本体内部具有贯穿的通液孔，用于通入电解液；
若干磨削块，间隔设置于磨削本体端部形成磨削区，相邻磨削块中间的裸露区域形成电解作用区，电解液能从电解作用区流出；
其中，所述电解液流经所述电解作用区时发生电解反应，使接入电源正极的工件表面产生钝化层，所述磨削块通过磨削本体的磨削动作在加工工件表面的同时也具有去除所述钝化层的作用。
2.如权利要求1所述的平面磨削与电解复合加工装置，其特征在于，所述磨削本体远离电解作用区的另一端部为导电区，用于接入所述电源负极；
作为优选，所述磨削本体设置为变径的筒状，且靠近电解作用区的端部内径比靠近导电区的端部内径大，用于提高加工的作用面积。
3.如权利要求1所述的平面磨削与电解复合加工装置，其特征在于，所述磨削本体为黄铜材质，除导电区和电解作用区外的外壁和内壁均涂覆绝缘层。
4.如权利要求1所述的平面磨削与电机复合加工装置，其特征在于，所述磨削本体的磨削动作为旋转动作；
作为优选，所述磨削本体在一中空电主轴的带动下进行旋转动作。
5.如权利要求1所述的平面磨削与电解复合加工装置，其特征在于，所述磨削块为金刚石砂轮材质，镶嵌于所述磨削本体端部。
6.如权利要求1所述的平面磨削与电解复合加工装置，其特征在于，所述磨削块凸出电解作用区的高度为0.2-1mm。
7.一种平面磨削与电解复合加工系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-6任一项所述的平面磨削与电解复合加工装置；
工件，具有导电性；
电源，通过导线分别将电源负极与所述导电区相连，将电源正极与工件相连；以及，
电解液，经通液孔于电解作用区流出，将电解作用区与所述工件之间形成电解池，用于对工件进行电解加工。
8.一种平面磨削与电解复合加工方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的平面磨削与电解复合加工装置，对工件进行磨削与电解复合加工。
9.如权利要求7所述的平面磨削与电解加工复合方法，其特征在于，在磨削和电解复合加工过程中，通过调节电源电压切换磨削作用与电解作用的相对强度；
作为优选，电源电压调节范围为10-35V。
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| TWI784651B (zh) * | 2021-07-30 | 2022-11-21 | 國立臺灣科技大學 | 電極給液型電化學複合刷磨加工裝置 |
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2019
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