CN111168174B - 一种电磁复合工具磨头、电解磨削加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了电磁复合工具磨头、电解磨削加工装置及方法，包括管状圆柱杆部、半球状磨头、金刚石磨粒和多极环形磁芯；管状圆柱杆部设置空腔，以形成电解液通道；所述空腔与所述多极环形磁芯的结构相匹配，使得所述多极环形磁芯的外表面与空腔外表面重合；管状圆柱杆部内壁涂覆绝缘涂层；管状圆柱杆部的端部设置有半球状磨头，所述半球状磨头的端面上设置有多个金刚石磨粒,且所述半球状磨头具有若干与所述空腔连通的通孔。为加工区域提供均匀的磁场，维持流场的稳定性，并通过磁感线对金属沉淀物的吸附作用实现电解产物的及时排出，有效地提高了零件的加工表面精度和质量。

Description

一种电磁复合工具磨头、电解磨削加工装置及方法

技术领域

本公开属于电解磨削加工技术领域，具体涉及一种电磁复合工具磨头、电解磨削加工装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着制造业的快速发展，各种高强度、高硬度合金材料得到更广泛的应用，同时对零件的加工精度和质量要求也越来越高。

电解磨削是将电解作用与机械磨削相结合的一种复合加工方法，其加工精度高、表面完整性强，适合于磨削各种高强度、高硬度、热敏性、脆性等难磨削的金属材料。

但据发明人了解，由于工具电极与工件间的极间间隙间存在电解液湍流现象而导致加工间隙内流场的不稳定，无法及时排出电解产物，并且游离在工具电极和工件之间的电解产物还会减缓电解速率，从而影响阳极工件的加工表面精度和质量。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种电磁复合工具磨头、电解磨削加工装置及方法，本公开通过在工具磨头内部设置多极环形磁芯和电解液通道，为加工区域提供均匀的磁场，维持流场的稳定性，并通过磁感线对金属沉淀物的吸附作用实现电解产物的及时排出，有效地提高了零件的加工表面精度和质量。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

本公开的第一目的是提供一种电磁复合工具磨头，包括管状圆柱杆部、半球状磨头、金刚石磨粒和多极环形磁芯；

所述管状圆柱杆部设置空腔，以形成电解液通道；

所述空腔与所述多极环形磁芯的结构相匹配，使得所述多极环形磁芯的外表面与空腔外表面重合；

所述管状圆柱杆部内壁涂覆绝缘涂层；

所述管状圆柱杆部的端部设置有半球状磨头，所述半球状磨头的端面上设置有多个金刚石磨粒,且所述半球状磨头具有若干与所述空腔连通的通孔。

作为可选择的实施方式，所述半球状磨头底部开有一个中心孔和多个倾斜设置的斜孔。

作为可选择的实施方式，所述斜孔围绕所述中心孔圆周均匀布设，且贯穿所述半球状磨头。

作为可选择的实施方式，所述斜孔为椭圆形，且所述中心孔孔径和各个椭圆形斜孔的长轴孔径大小相同。

作为可选择的实施方式，所述中心孔与所述管状圆柱杆部同轴布置，且贯穿所述半球状磨头。

作为可选择的实施方式，所述绝缘涂层材料为聚丙烯。

作为可选择的实施方式，所述斜孔的中心轴线与所述管状圆柱杆部的中心轴线的夹角为30°；

所述中心孔的上端和各个斜孔连接电解液通道的上端位于同一水平面上。

作为可选择的实施方式，所述椭圆形斜孔上端为第一椭圆；

所述中心孔上端与第一椭圆形斜孔之间在同一水平面上的最近距离小于第一椭圆的长轴长度；

所述椭圆形斜孔下端投影到所述中心孔上端的水平面形成第二椭圆，所述第二椭圆与半球状磨头在同一水平面投影的最近距离小于第二椭圆的长轴长度。

所述多极环形磁芯置于所述管状圆柱杆部的空腔内；

作为可选择的实施方式，所述多极环形磁芯为多对沿环形圆周均匀分布的N、S磁极，使得磁感线均匀穿过所述管状圆柱杆部和半球状磨头，为加工区域提供稳定的磁场。

作为可选择的实施方式，所述多极环形磁芯的磁极个数与所述斜孔的个数相同，多极环形磁芯形成的磁感线循环通过椭圆形斜孔的电解液通道，保证各斜孔之间的流场稳定。

本公开的第二发明目的是提供一种电解磨削加工装置，包括导电滑环和如上所述的电磁复合工具磨头，所述导电滑环连接管状圆柱杆部上端。

本公开的第三目的提供上述加工装置的工作方法，工件浸没于电解槽中的电解液中，且作为阳极连接端；

所述电磁复合工具磨头为加工区域提供均匀的磁场，在电磁复合工具磨头旋转进给的同时，所述多极环形磁芯形成的磁感线循环通过所述中心孔和椭圆形斜孔电解液通道及极间间隙，维持流场的稳定性，并及时排出电解产物。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开通过设计半球状磨头的中心孔和多个椭圆形斜孔，为工具磨头与工件之间提供了稳定的电解液流量，避免了工具磨头与工件间的极间间隙产生湍流现象，提高间隙内流场的稳定性；

(2)本公开通过多极环形磁芯插入管状圆柱杆部的空腔内，多极环形磁芯产生的磁感线循环通过中心孔和椭圆形斜孔电解液通道及极间间隙，维持流场的稳定性，并及时排出电解产物，有效地提高零件的加工表面精度和质量；

(3)本公开的结构简单，操作方便，可选用和更换不同磁场强度的多极环形磁芯，既经济，又可以通过电磁复合场提高加工效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为电磁复合工具磨头加工部分的全剖视图；

图2为图1中半球状磨头的A向视图；

图3为电解磨削装置的磁场分布图。

图中，1-管状圆柱杆部，2-半球状磨头，3-金刚石磨粒，4-中心孔，5-椭圆形斜孔，6-多极环形磁芯，7-第一椭圆，8-第二椭圆，9-工件，10-电解液，11-电解槽，12-导电滑环。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例一：

在本申请的一种典型的实施方式中，提出了一种电磁复合工具磨头结构。

如图1、图2所示，一种电磁复合工具磨头，包括管状圆柱杆部1、半球状磨头2、金刚石磨粒3和多极环形磁芯6。其中，管状圆柱杆部1设置空腔，空腔内设置电解液通道，且空腔与多极环形磁芯6的结构相匹配，多极环形磁芯6插入管状圆柱杆部1的空腔内，保证多极环形磁芯6的外表面与空腔外表面重合；管状圆柱杆部1下端连接半球状磨头2。

在本实施例中，半球状磨头2球面镶嵌目数为1100-1300的金刚石磨粒3；半球状磨头2设置一个中心孔4和六个椭圆形斜孔5。

当然，在其他实施例中，球面金刚石磨粒3的镶嵌目数、椭圆形斜孔的数目，以及斜孔的具体形状都可以进行变换。这些变换是在本公开的发明构思下可以简单替换得到的，理应属于本公开的保护范围。

管状圆柱杆部1内壁涂覆绝缘涂层。

在本实施例中，绝缘涂层材料为聚丙烯。当然，在其他实施例中，可以替换为其他材料。

中心孔4孔径和六个椭圆形斜孔5的长轴的大小相同；中心孔4与管状圆柱杆部1同轴心，且中心孔4贯穿半球状磨头2底部；椭圆形斜孔5围绕半球状磨头2的轴心圆周均匀分布，贯穿半球状磨头2底部，且椭圆形斜孔5的中心轴线与管状圆柱杆部1的中心轴线的夹角为30°。

中心孔4和六个椭圆形斜孔5连接电解液通道的上端位于同一水平面上，椭圆形斜孔5上端为第一椭圆7；中心孔4上端与第一椭圆7之间在同一水平面上的最近距离小于第一椭圆7的长轴长度；椭圆形斜孔5下端投影到中心孔4上端的水平面形成第二椭圆8，第二椭圆8与半球状磨头2在同一水平面的投影的最近距离小于第二椭圆8的长轴长度。

管状圆柱杆部1和半球状磨头2由导电性良好的镍基合金材料制成。当然，在其他实施例中，可以替换为其他材料。

多极环形磁芯6为三对沿环形中心均匀圆周分布的N、S磁极，保证磁感线均匀穿过管状圆柱杆部1和半球状磨头2，为加工区域提供稳定的磁场；

多极环形磁芯6的磁极个数与椭圆形斜孔5的个数相同；

多极环形磁芯6材料为电镀处理的耐蚀性钕铁硼。

本实施例中，多极环形磁芯6的磁极个数与椭圆形斜孔5的个数均为六个，当然，在其他实施例中，在保证多极环形磁芯的磁极个数与椭圆形斜孔的个数相同的前提下，多极环形磁芯磁极个数与椭圆形斜孔的个数的数量可以变更。

实施例二：

在本申请的另一种典型的实施方式中，提出了一种电解磨削加工装置。

如图3所示，一种电解磨削加工装置，包括导电滑环12，和如上所述的电磁复合工具磨头。其中，导电滑环12连接管状圆柱杆部1上端，工件9浸没于电解槽11中的电解液10中，且作为阳极连接端，实现工具磨头对工件的电化学蚀除；所述电磁复合工具磨头为加工区域提供均匀的磁场，在工具磨头旋转进给的同时，多极环形磁芯6形成的磁感线循环通过中心孔4和椭圆形斜孔5电解液通道及极间间隙，维持流场的稳定性，并及时排出电解产物，有效地提高了零件的加工表面精度和质量。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (11)

1.一种电磁复合工具磨头，其特征是：包括管状圆柱杆部、半球状磨头、金刚石磨粒和多极环形磁芯；

所述管状圆柱杆部设置空腔，以形成电解液通道；

所述空腔与所述多极环形磁芯的结构相匹配，使得所述多极环形磁芯的外表面与空腔外表面重合；

所述管状圆柱杆部内壁涂覆绝缘涂层；

所述管状圆柱杆部的端部设置有半球状磨头，所述半球状磨头的端面上设置有多个金刚石磨粒,且所述半球状磨头具有若干与所述空腔连通的通孔。

2.如权利要求1所述的一种电磁复合工具磨头，其特征是：所述半球状磨头底部开有一个中心孔和多个倾斜设置的斜孔。

3.如权利要求1所述的一种电磁复合工具磨头，其特征是：所述斜孔围绕所述中心孔圆周均匀布设，且贯穿所述半球状磨头。

4.如权利要求2所述的一种电磁复合工具磨头，其特征是：所述中心孔与所述管状圆柱杆部同轴布置，且贯穿所述半球状磨头。

5.如权利要求2所述的一种电磁复合工具磨头，其特征是：所述斜孔为椭圆形，且所述中心孔孔径和各个椭圆形斜孔的长轴孔径大小相同。

6.如权利要求2所述的一种电磁复合工具磨头，其特征是：所述斜孔的中心轴线与所述管状圆柱杆部的中心轴线的夹角为30°；

所述中心孔的上端和各个斜孔连接电解液通道的上端位于同一水平面上。

7.如权利要求5所述的一种电磁复合工具磨头，其特征是：所述椭圆形斜孔上端为第一椭圆；

所述中心孔上端与第一椭圆形斜孔之间在同一水平面上的最近距离小于第一椭圆的长轴长度；

所述椭圆形斜孔下端投影到所述中心孔上端的水平面形成第二椭圆，所述第二椭圆与半球状磨头在同一水平面投影的最近距离小于第二椭圆的长轴长度。

8.如权利要求1所述的一种电磁复合工具磨头，其特征是：所述多极环形磁芯置于所述管状圆柱杆部的空腔内；

所述多极环形磁芯为多对沿环形圆周均匀分布的N、S磁极，使得磁感线均匀穿过所述管状圆柱杆部和半球状磨头，为加工区域提供稳定的磁场。

9.如权利要求2所述的一种电磁复合工具磨头，其特征是：所述多极环形磁芯的磁极个数与所述斜孔的个数相同，保证各斜孔之间的流场稳定。

10.一种电解磨削加工装置，其特征是：包括导电滑环和如权利要求1-9中任一项所述的电磁复合工具磨头，所述导电滑环连接管状圆柱杆部上端。

11.如权利要求10所述的加工装置的工作方法，其特征是：工件浸没于电解槽中的电解液中，且作为阳极连接端；

所述电磁复合工具磨头为加工区域提供均匀的磁场，在电磁复合工具磨头旋转进给的同时，所述多极环形磁芯形成的磁感线循环通过所述中心孔和椭圆形斜孔电解液通道及极间间隙，维持流场的稳定性，并及时排出电解产物。

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