CN112222546A - 一种低频振动辅助切入式电解车削加工方法及实现装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低频振动辅助切入式电解车削加工方法及实现装置，属于电解加工技术领域。其特征在于：回转工件相对于内喷液工具同时作转动和低频径向振动，能够促进加工区域电解液更新、提高材料去除率和加工圆度；通过封液板与封液腔紧密贴合形成随动于内喷液工具的密闭流场空间，能够减少内喷液工具非加工部位的电解液泄流、保障加工区域电解液流量充足供给，提高加工稳定性；将切入式电解车削加工过程划分为径向深切加工和周向精确成形加工，兼顾了切入式电解车削材料去除率和加工质量。所述实现装置包括封液装置、内喷液工具、回转工件、振动装置和旋转装置。本发明对提高回转工件材料去除率、加工稳定性和加工质量都具有重要意义。

Description

一种低频振动辅助切入式电解车削加工方法及实现装置
技术领域
本发明涉及一种低频振动辅助切入式电解车削加工方法及实现装置，属于电解加工技术领域。
背景技术
滚动轴承是航空航天、高铁动车、通讯卫星等领域中至关重要的基础件，轴承失效将影响整体装备的服役性能及工作安全，甚至产生灾难性事故。轴承套圈是轴承的三大零件之一，其滚道加工质量对轴承产品的精度、工作性能和使用寿命等都有直接影响。目前，主要采用切入式磨削和硬车削工艺去除滚道热处理后的加工余量、并保证加工精度。但粗磨加工后的轴承套圈表面容易产生烧伤和裂纹，且后续油石光整加工也难以完全消除；而硬车削加工对工件装夹要求较高、刀具损耗也较为严重。
切入式电解车削加工方法，基于电化学阳极溶解原理，并借助旋转的内喷液工具对回转体零件进行加工，能够满足高硬度、难切削轴承钢材料的加工需求，有望在轴承滚道加工中得到应用。但现有研究表明，采用侧壁开设通液孔(或通液槽)的旋转工具对回转体零件进行电解加工，工具的有效加工面积较小、材料去除率不高。此外，工具非加工部位流出的电解液无法进入加工区域，电解液利用率不高，加工区域容易产生流量不足、缺液等现象，影响加工过程的稳定进行。
采用旋转工具环形深切的电解加工方法，将工具切入工件内部、工件同时作极低速转动，能够增大加工面积、提高材料去除率，但已加工部位容易产生二次腐蚀，加工圆度和表面质量仍然不高。因此，只适用于回转体零件大余量高效去除加工，难以满足高精度加工需求。
采用块状(或片状)内喷液工具径向进给射流电解车削的加工方法，能够避免内喷液旋转工具非加工部位的电解液泄流、提高电解液利用率，但加工区域电解液呈显著发散性流动、流场稳定性不高，工件材料难以均匀去除。
发明内容
1、本发明针对目前回转体零件电解车削加工的不足，提出一种封闭式流场空间随动于内喷液旋转工具的低频振动辅助切入式电解车削加工方法及实现装置，提高回转体零件材料去除率和加工稳定性、改善加工圆度，推动切入式电解车削在轴承滚道精密加工中的应用。
2、为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案是：一种低频振动辅助切入式电解车削加工方法，基于电化学阳极溶解原理，采用旋转的内喷液工具对回转工件进行加工，内喷液工具和回转工件分别绕各自轴线作旋转运动，回转工件相对于内喷液工具径向作低频振动，内喷液工具相对于回转工件径向作连续进给；内喷液工具侧壁沿径向均匀开设有出液孔，非加工部位出液孔流出的电解液进入封液板和封液腔形成的密闭流场空间，并通过出液管回流至电解液循环过滤系统；切入式电解车削加工过程划分为径向深切加工和周向精确成形加工，径向深切加工时回转工件转速较低、内喷液工具进给速度较高并逐渐切入回转工件内部，而周向精确成形加工时回转工件转速较高、但内喷液工具进给速度较低且加工间隙较小。
所述封液板和封液腔形成的密闭流场空间随动于内喷液工具；径向深切加工时回转工件转速为0.1rpm～1rpm、振动频率为30Hz～50Hz、振幅为0.05mm～0.1mm，内喷液工具进给速度为0.5mm/min～2mm/min；周向精确成形加工时回转工件转速为60rpm～600rpm、振动频率为30Hz～50Hz、振幅为0.3mm～0.5mm，内喷液工具进给速度为0.05mm/min～0.2mm/min、内喷液工具和回转工件的最小加工间隙为0.02mm～0.05mm。
本发明的另一技术目的是提供一种低频振动辅助切入式电解车削实现装置，包括封液装置、旋转装置、内喷液工具、振动装置、回转工件。所述内喷液工具固定安装于电主轴下端，安装板通过螺钉连接固定于电主轴外壁，连接板和安装板通过螺钉固定连接，连接板和封液腔通过螺钉固定连接，封液板通过螺钉连接紧密贴合于封液腔；所述压块通过螺钉连接将回转工件固定于旋转轴，旋转轴下端通过联轴器连接旋转电机的输出端，旋转电机固定连接于电机安装板，电机安装板侧壁固定连接于振动装置的输出端。
所述封液板和封液腔侧壁均开设有与出液管相连通的出液孔，出液管与封液板侧壁通过管接头固定连接。
3、本发明的有益效果为：(一)本发明采用回转工件相对于内喷液工具作旋转运动和径向振动的复合运动方式，能够促进加工区域内电解产物排出、提高加工圆度。(二)本发明借助封液板和封液腔形成随动于内喷液工具的密闭流场空间，能够减少内喷液工具非加工部位的泄流、保障加工区域电解液流量充足，提高材料去除率和加工稳定性。(三)本发明将低频振动辅助切入式电解车削加工过程划分为径向深切加工和周向精确成形加工，兼顾了电解车削的材料去除率和加工质量。
附图说明
图1为本发明低频振动辅助切入式电解车削实现装置整体结构示意图。
图2为本发明封液腔和内喷液工具内部结构示意图。
图3为本发明径向深切加工示意图。
图4为本发明周向精确成形加工示意图。
图中：1、电主轴，2、安装板，3、连接板，4、内喷液工具，5、封液板，6、封液腔，7、旋转轴，8、电机安装板，9、旋转电机，10、振动装置，11、联轴器，12、回转工件，13、出液管，14、压块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示为低频振动辅助切入式电解车削实现装置整体结构。该装置包括：封液装置、旋转装置、内喷液工具4、振动装置10和回转工件12。旋转装置包括电主轴1和旋转电机9，分别驱动内喷液工具4和回转工件12作旋转运动；封液装置包括封液板5和封液腔6，内喷液工具4加工部位设置于封液装置内部。回转工件12通过压块14和螺钉连接固定于旋转轴7上端，旋转轴7下端通过联轴器11与旋转电机9的输出端相连接，旋转电机9固定连接于电机安装板8，电机安装板8侧壁与振动装置10的输出端固定连接。振动装置10驱动电机安装板8作振动运动，进而带动回转工件12作振动。电主轴1的下端固定安装内喷液工具4，安装板2与电主轴1的外壁通过螺钉固定连接，连接板3与安装板2通过螺钉固定连接，封液腔6与连接板3通过螺钉固定相连，而封液板5也通过螺钉连接紧密贴合于封液腔6。此外，封液板5、封液腔6侧壁均开设有与出液管13相连通的出液孔，出液管13与封液板5侧壁通过管接头固定连接。
如图2所示为封液腔和内喷液工具的内部结构。内喷液工具4侧壁均匀开设有出液孔，但加工过程中仅有少量出液孔流出的电解液进入加工区域，而大部分出液孔流出的电解液进入封液腔6和封液板5形成的密闭流场空间，并通过出液管13回流至电解液循环过滤系统。
低频振动辅助切入式电解车削加工过程划分为径向深切加工和周向精确成形加工，能够在同一工序实现回转工件12的大余量去除和精确成形。如图3所示为径向深切加工过程。内喷液工具4逐渐切入回转工件12内部以增大加工面积，进而实现大余量去除，内喷液工具4的连续进给速度为0.5mm/min～2mm/min，回转工件12的转速为0.1rpm～1rpm、振动频率为30Hz～50Hz、振幅为0.05mm～0.1mm。如图4所示为周向精确成形加工过程。内喷液工具4和回转工件12的最小加工间隙为0.02mm～0.05mm，以实现回转工件12的精确成形。回转工件12的转速为60rpm～600rpm、振动频率为30Hz～50Hz、振幅为0.3mm～0.5mm，内喷液工具4的连续进给速度为0.05mm/min～0.2mm/min。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。

Claims (4)

1.一种低频振动辅助切入式电解车削加工方法，其特征在于：基于电化学阳极溶解原理，采用旋转的内喷液工具(4)对回转工件(12)进行加工，内喷液工具(4)和回转工件(12)分别绕各自轴线作旋转运动，回转工件(12)相对于内喷液工具(4)径向作低频振动，内喷液工具(4)相对于回转工件(12)径向作连续进给；内喷液工具(4)侧壁沿径向均匀开设有出液孔，非加工部位出液孔流出的电解液进入封液板(5)和封液腔(6)形成的密闭流场空间，并通过出液管(13)回流至电解液循环过滤系统；切入式电解车削加工过程划分为径向深切加工和周向精确成形加工，径向深切加工时回转工件(12)转速较低、内喷液工具(4)进给速度较高并逐渐切入回转工件(12)内部，而周向精确成形加工时回转工件(12)转速较高、但内喷液工具(4)进给速度较低且加工间隙较小。
2.根据权利要求1所述的低频振动辅助切入式电解车削加工方法，其特征在于：封液板(5)和封液腔(6)形成的密闭流场空间随动于内喷液工具(4)；径向深切加工时回转工件(12)转速为0.1rpm～1rpm、振动频率为30Hz～50Hz、振幅为0.05mm～0.1mm，内喷液工具(4)进给速度为0.5mm/min～2mm/min；周向精确成形加工时回转工件(12)转速为60rpm～600rpm、振动频率为30Hz～50Hz、振幅为0.3mm～0.5mm，内喷液工具(4)进给速度为0.05mm/min～0.2mm/min、内喷液工具(4)和回转工件(12)的最小加工间隙为0.02mm～0.05mm。
3.一种低频振动辅助切入式电解车削实现装置，包括封液装置、旋转装置、内喷液工具(4)、振动装置(10)、回转工件(12)，其特征在于：内喷液工具(4)固定安装于电主轴(1)下端，安装板(2)通过螺钉连接固定于电主轴(1)外壁，连接板(3)和安装板(2)通过螺钉固定连接，连接板(3)和封液腔(6)通过螺钉固定连接，封液板(5)通过螺钉连接紧密贴合于封液腔(6)；压块(14)通过螺钉连接将回转工件(12)固定于旋转轴(7)，旋转轴(7)下端通过联轴器(11)连接旋转电机(9)的输出端，旋转电机(9)固定连接于电机安装板(8)，电机安装板(8)侧壁固定连接于振动装置(10)的输出端。
4.根据权利要求3所述的低频振动辅助切入式电解车削实现装置，其特征在于：所述封液板(5)、封液腔(6)侧壁均开设有与出液管(13)相连通的出液孔，出液管(13)与封液板(5)侧壁通过管接头固定连接。
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