CN114523164B - 一种带状零件表面电解机械复合加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带状零件表面电解机械复合加工装置，包括复合加工装置、动力头平移装置、被加工带驱动装置。复合加工装置包括电解液循环系统、复合加工动力头、脉冲电源；复合加工动力头包括主轴外壳、复合刀柄、旋转导电器，复合刀柄的加工面上设置有导电材质的电解加工刀片和非导电材质的机械铣削刀片，机械铣削刀片的刀刃比电解加工刀片的刀刃高出0.05‑1.5mm；被加工带通过导电刷与脉冲电源的一极相连，脉冲电源另一极通过旋转导电器与复合加工动力头相连；动力头平移装置用于驱动复合加工动力头做平移运动；被加工带驱动装置用于驱动被加工带做平移运动。本发明可对钢带表面氧化物和杂质的去除，能有效降低成本，提高效率。
Description
技术领域
本发明属于电解加工技术领域，主要涉及一种电解加工装置，特别涉及一种电解加工和机械铣削相复合的电解加工装置。
背景技术
钢带是指以碳钢制成的输送带作为带式输送机的牵引和运载构件，也可用于捆扎货物，是各类轧钢企业为了适应不同工业部门工业化生产各类金属或机械产品的需要而生产的一种窄而长的钢板。为了方便储存和运输，方便进行各种加工，带钢一般成卷供应，成卷结构即为钢带卷。
钢厂粗加工完成的钢带产品表面积大，且钢带表面往往有氧化物、瘤质突起物等，影响了钢带的力学性能和表面质量。然而，普通的机械抛光和磨削技术，工具成本高，效率低，费时费工。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种带状零件表面电解机械复合加工装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种带状零件表面电解机械复合加工装置，包括复合加工装置、动力头平移装置、被加工带驱动装置，所述复合加工装置包括电解液循环系统、复合加工动力头、脉冲电源，所述电解液循环系统包括电解液池、电解液泵，所述电解液泵用于将电解液池中的电解液输送至复合加工动力头；所述复合加工动力头包括主轴外壳、复合刀柄、旋转导电器，所述复合刀柄的一端可旋转地安装至主轴外壳中，另一端为加工面，所述复合刀柄的加工面上设置有两种刀片，即导电材质的电解加工刀片和非导电材质的机械铣削刀片，所述机械铣削刀片的刀刃比电解加工刀片的刀刃相对于加工面高0.05-1.5mm，所述复合刀柄上设置有连通复合刀柄加工面和电解液池的流道；被加工带通过导电刷与脉冲电源的一极相连，脉冲电源另一极通过旋转导电器与复合加工动力头相连；所述动力头平移装置与复合加工动力头相连，用于驱动复合加工动力头做平移运动；所述被加工带驱动装置用于驱动被加工带沿与复合刀柄的加工面平行的方向做平移运动。
进一步的，所述复合加工动力头的主轴外壳内设置有可旋转的主轴转子，所述主轴转子沿轴向设置有通孔，所述复合刀柄的端部可拆卸地安装于所述主轴转子的通孔中，所述主轴转子上安装有气动叶轮，在高压气体的作用下，气动叶轮旋转带动主轴转子和复合刀柄旋转。
进一步的，在同一高度的主轴外壳中设有多个周向分布的线圈和增强磁芯，在主轴转子中设有对称分布的刀柄锁紧机构，所述刀柄锁紧机构包括电磁铁、连杆和楔块，所述复合刀柄的端部设置有刀柄槽，当线圈得电时，通过增强磁芯产生磁场，推动电磁铁向复合刀柄方向移动，通过连杆带动楔块插入刀柄槽内锁紧复合刀柄。
进一步的，所述主轴转子的上方固定安装有主轴内套，所述主轴内套设有锥孔，所述复合刀柄与所述主轴内套在所述锥孔处采用锥面连接。
进一步的，所述主轴内套与主轴外壳之间设有轴承，并采用轴承盖限位。
进一步的，所述复合刀柄内部设置有电解液通孔，所述复合刀柄的顶端设有与所述电解液通孔相连通的环形斜槽。
进一步的，所述主轴外壳的底部固定安装有主轴底座，所述主轴底座上设有通液的管接头，管接头与复合刀柄之间通过直管连接，复合刀柄与直管之间设有骨架密封圈。
进一步的，所述动力头平移装置包括导轨、滑台、伺服电机和丝杠，被加工带的延伸方向与导轨的延伸方向垂直，所述滑台可滑动地安装于导轨上，所述滑台通过弹簧与复合加工动力头相连，伺服电机通过所述丝杠驱动滑台前、后移动。
进一步的，所述被加工带驱动装置包括绝缘材质的主动力盘、从动力盘、固定导向轮和压紧轮，被加工带卷被固定在从动力盘上，被加工带从固定导向轮和压紧轮之间的浮动缝隙穿过，连接至主动力盘，所述主动力盘和从动力盘均连接有电机，与主动力盘相连的电机用于驱动主动力盘旋转，与从动力盘相连的电机具有反向制动力，用于迫使被加工带具有张紧力。
进一步的，所述电解液池包括废液池和净液池，所述废液池和净液池之间设置有过滤膜，所述废液池用于收集所述复合加工装置产生的废液，所述净液池通过电解液泵与复合刀柄上的流道相连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
利用本发明的装置可实现电解加工和机械铣削相复合的方法，对钢带表面氧化物和杂质的去除，能有效降低成本，提高效率。
附图说明
图1是带状零件表面电解机械复合加工装置整体结构示意图；
图2是复合加工动力头的结构示意图。
图中标记：1-电解液池；101-废液池；102-过滤膜；103-净液池；104-电解液泵；201-伺服电机；202-导轨；203-丝杠；204-滑台；205-弹簧；3-复合加工动力头；301-主轴底座；302-气嘴；303-主轴外壳；304-增强磁芯；305-线圈；306- 刀柄锁紧机构；307-轴承；308-轴承座；309-旋转到电器；310-接线头；311-导电块防护罩；312-导电座；313-铜刷栅；314-耐磨导电环；315-电解粗加工刀片； 316-复合刀柄；317-机械铣削刀片；318-主轴内套；319-气动叶轮；320-主轴转子；321-密封盖；322-骨架密封圈；323-管接头；324-直管；325-楔块；326-连杆； 327-电磁铁；4-脉冲电源；401-导电刷；402-绝缘板；501-从动力盘；502-主动力盘；503-固定导向轮；504-压紧轮；6-工作台；7-被加工带；8-控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例提供一种带状零件表面电解机械复合加工装置，该复合加工装置主要用于带状零件表面的加工处理，特别适合钢带卷的钢带的表面处理。
如图1所示，本实施例的带状零件表面电解机械复合加工装置包括复合加工装置、动力头平移装置、被加工带驱动装置，整个装置设置于工作台6上。其中：
所述复合加工装置包括电解液循环系统、复合加工动力头3、脉冲电源4。电解液循环系统包括电解液池1、电解液泵104。电解液泵104用于将电解液池 1中的电解液输送至复合加工动力头3。具体优选的，电解液池1包括废液池101 和净液池103，废液池101和净液池103之间设置有过滤膜102，废液池101主要用于收集复合加工装置产生的废液，净液池103通过电解液泵104与复合加工动力头3的复合刀柄316上的流道相连通。电解液由电解液泵104从电解液池1 的净水池103抽至复合加工动力头3，从复合刀柄316的内部喷入刀具与钢带之间，参加完电解反应后集回废液池101，经过过滤后循环使用。
所述复合加工动力头3的结构如图2所示，包括主轴外壳303，主轴外壳303 内设置有复合刀柄316，主轴外壳303的底部固定安装有主轴底座301。复合刀柄316的一端可旋转地安装至主轴外壳303中，另一端为加工面。具体优选的，复合加工动力头3的主轴外壳303内设置有可旋转的主轴转子320，主轴转子320 沿轴向设置有通孔，复合刀柄316的端部可拆卸地安装于主轴转子320的通孔中，主轴转子320上安装有气动叶轮319，高压气体由气嘴302进入，在高压气体的作用下，气动叶轮319旋转带动主轴转子320和复合刀柄316旋转。具体优选的，主轴转子320的上方固定安装有主轴内套318，主轴转子320和主轴内套318同心安装，用螺栓连接，这样主轴转子320能实现相对壳体旋转，主轴内套318 与主轴外壳303之间设有轴承307，并采用轴承盖308限位，主轴内套318设有锥孔，复合刀柄316与主轴内套318在锥孔处采用锥面连接。具体优选的，在同一高度的主轴外壳303中设有多个周向分布的线圈305和增强磁芯304，在主轴转子320中设有两个对称分布的刀柄锁紧机构306。具体的，刀柄锁紧机构306 包括电磁铁327、连杆326和楔块325，楔块325的端面最好具有斜切面，复合刀柄316的底部周向设置有刀柄槽，刀柄槽的端部最好具有斜切面。当线圈305 得电时(可设置当刀柄放置主轴锥孔时，线圈得电)，通过增强磁芯304产生磁场，推动电磁铁327向复合刀柄316方向移动，通过连杆326带动楔块325插入刀柄槽内锁紧复合刀柄316，卸下刀柄时动作相反。复合刀柄316的加工面上设置有两种刀片，一种使由导电材质制成的电解加工刀片315(如金属刀片)，另一种是由非导电材质(如陶瓷等)制成的机械铣削刀片317，两者刀刃安装高度具有一定差值，即机械铣削刀片317的刀刃比电解加工刀片315的刀刃相对于复合刀柄316的加工面高出0.05-1.5mm。复合刀柄316上设置有连通复合刀柄316的加工面和电解液池1的流道，具体优选的，复合刀柄316内部设置有沿轴向延伸的电解液通孔，复合刀柄316的顶端设有与该电解液通孔相连通的环形斜槽。本实施例中，在主轴底座301上设有通液的管接头323，管接头323与复合刀柄 316的电解液通孔之间通过直管324连接，复合刀柄316与直管324之间设有骨架密封圈322和密封盖321。
被加工带7通过安装于绝缘板402上的导电刷401与脉冲电源4的正极相连，脉冲电源4负极通过旋转导电器309与复合加工动力头3相连。旋转导电器309 的结构如图2所示，包括导电座312，导电座312上设置有接线头310，接线头 310与脉冲电源4的负极相连，导电座312安装于轴承盖308上，导电座312通过铜刷栅313连接有耐磨导电环314，耐磨导电环314与复合刀柄316的侧壁接触。
所述动力头平移装置与复合加工动力头3相连，用于驱动复合加工动力头3 在工作台6上做平移运动。如图1所示，本实施中的动力头平移装置包括导轨 202、滑台204、伺服电机201和丝杠203，导轨202平行设置有两条，被加工带 7的延伸方向与导轨202的延伸方向垂直，滑台204可滑动地安装于导轨202上，滑台204通过弹簧205与复合加工动力头3相连，伺服电机201通过丝杠203 驱动滑台204前、后移动。
所述被加工带驱动装置用于驱动被加工带7沿与复合刀柄316的加工面平行的方向做平移运动。如图1所示，本实施中的被加工带驱动装置包括主动力盘 502、从动力盘501、固定导向轮503和压紧轮504。被加工带卷被固定在从动力盘501的中心，被加工带7的起始端从导轨两侧分布的固定导向轮503和压紧轮 504之间穿过连接至主动力盘502的中心，固定导向轮503保持不动，压紧轮504 为弹性连接，自然状态时朝固定导向轮503方向有一定压力。两个动力盘表面为绝缘性树脂，固定导向轮503和压紧轮504为硬质耐磨塑料材质，从而将钢带与工作台6绝缘。设置于导轨202两侧的主动力盘502和从动力盘501均由电机(图中未示出)驱动，与主动力盘502相连的电机用于驱动主动力盘502旋转，带动钢带从从动力盘501卷曲于主动力盘502，与从动力盘501相连的电机具有反向制动力，用于迫使被加工带7产生一定张紧力。
本发明带状零件表面电解机械复合加工装置的加工原理是：打开电解液泵104和加工电源(可通过控制器8进行操作)，伺服电机201驱动滑台204和复合加工动力头3向钢带前进，复合刀柄316高速旋转，待机械铣削刀片317 与钢带贴合时，由于滑台204与复合加工动力头3之间有弹簧205连接，机械铣削刀片317与钢带是浮动连接，即有一定正压力，但不是刚性切削，这样有利于延长刀具寿命，主要靠电解作用去除钢带表面氧化物等杂质，电解加工刀片315 带负电，钢带带正电，电解液从复合刀柄316内部喷入加工区域，钢带表面发生电化学反应，从而去除表面杂质，机械铣削刀片317主要起到微铣削作用，去除电解溶解产物，光整钢带表面平整度，提高钢带光洁度。
本发明的带状零件表面电解机械复合加工装置，一次加工面积大(加工面积取决于刀柄直径)，由于主要依靠电解去氧化物等杂质，因此加工效率高，同时由于机械铣削刀片仅起光整加工作用，而非主要用于机械切削，因此刀具寿命长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带状零件表面电解机械复合加工装置，其特征在于，包括复合加工装置、动力头平移装置、被加工带驱动装置，所述复合加工装置包括电解液循环系统、复合加工动力头、脉冲电源，所述电解液循环系统包括电解液池、电解液泵，所述电解液泵用于将电解液池中的电解液输送至复合加工动力头；所述复合加工动力头包括主轴外壳、复合刀柄、旋转导电器，所述复合刀柄的一端可旋转地安装至主轴外壳中，另一端为加工面，所述复合刀柄的加工面上设置有两种刀片，即导电材质的电解加工刀片和非导电材质的机械铣削刀片，所述机械铣削刀片的刀刃比电解加工刀片的刀刃相对于加工面高0.05-1.5mm，所述复合刀柄上设置有连通复合刀柄加工面和电解液池的流道；被加工带通过导电刷与脉冲电源的一极相连，脉冲电源另一极通过旋转导电器与复合加工动力头相连；所述动力头平移装置与复合加工动力头相连，用于驱动复合加工动力头做平移运动；所述被加工带驱动装置用于驱动被加工带沿与复合刀柄的加工面平行的方向做平移运动；所述复合加工动力头的主轴外壳内设置有可旋转的主轴转子，所述主轴转子沿轴向设置有通孔，所述复合刀柄的端部可拆卸地安装于所述主轴转子的通孔中，所述主轴转子上安装有气动叶轮，在高压气体的作用下，气动叶轮旋转带动主轴转子和复合刀柄旋转；在同一高度的主轴外壳中设有多个周向分布的线圈和增强磁芯，在主轴转子中设有对称分布的刀柄锁紧机构，所述刀柄锁紧机构包括电磁铁、连杆和楔块，所述复合刀柄的端部设置有刀柄槽，当线圈得电时，通过增强磁芯产生磁场，推动电磁铁向复合刀柄方向移动，通过连杆带动楔块插入刀柄槽内锁紧复合刀柄。
2.根据权利要求1所述的一种带状零件表面电解机械复合加工装置，其特征在于，所述主轴转子的上方固定安装有主轴内套，所述主轴内套设有锥孔，所述复合刀柄与所述主轴内套在所述锥孔处采用锥面连接。
3.根据权利要求2所述的一种带状零件表面电解机械复合加工装置，其特征在于，所述主轴内套与主轴外壳之间设有轴承，并采用轴承盖限位。
4.根据权利要求1所述的一种带状零件表面电解机械复合加工装置，其特征在于，所述复合刀柄内部设置有电解液通孔，所述复合刀柄的顶端设有与所述电解液通孔相连通的环形斜槽。
5.根据权利要求4所述的一种带状零件表面电解机械复合加工装置，其特征在于，所述主轴外壳的底部固定安装有主轴底座，所述主轴底座上设有通液的管接头，管接头与复合刀柄之间通过直管连接，复合刀柄与直管之间设有骨架密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种带状零件表面电解机械复合加工装置，其特征在于，所述动力头平移装置包括导轨、滑台、伺服电机和丝杠，被加工带的延伸方向与导轨的延伸方向垂直，所述滑台可滑动地安装于导轨上，所述滑台通过弹簧与复合加工动力头相连，伺服电机通过所述丝杠驱动滑台前、后移动。
7.根据权利要求1所述的一种带状零件表面电解机械复合加工装置，其特征在于，所述被加工带驱动装置包括绝缘材质的主动力盘、从动力盘、固定导向轮和压紧轮，被加工带卷被固定在从动力盘上，被加工带从固定导向轮和压紧轮之间的浮动缝隙穿过，连接至主动力盘，所述主动力盘和从动力盘均连接有电机，与主动力盘相连的电机用于驱动主动力盘旋转，与从动力盘相连的电机具有反向制动力，用于迫使被加工带具有张紧力。
8.根据权利要求1所述的一种带状零件表面电解机械复合加工装置，其特征在于，所述电解液池包括废液池和净液池，所述废液池和净液池之间设置有过滤膜，所述废液池用于收集所述复合加工装置产生的废液，所述净液池通过电解液泵与复合刀柄上的流道相连通。
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