CN1562566A - 金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法及其装置,属于精密加工领域。本发明提供的金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法包括修形、修锐及研磨和抛光。其特征在于包括以下步骤:金属结合剂砂轮通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极;在阳极和阴极之间通入起电解作用的磨削液;修形时,磨削液能够尽量充分地充满阴极块与砂轮之间电解间隙为宜,电解电压和电流采用电源允许的最大工作电压和电流;修锐时,电压60-90V,电流5-8A,使砂轮磨削表面的电解去除速度大于生成钝化膜速度;研磨和抛光电压0-30V,电流0-2A,使砂轮磨削表面生成钝化膜的效率高于电解效率。本发明实现了亚微米级甚至纳米级超微细粒度砂轮的在线精密修整。
Description
技术领域
一种金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法及其装置,属于精密加工领域。
背景技术
金属结合剂超硬磨料超微细粒度砂轮的在线修整及其精密超精密镜面磨削是精密超精密加工领域的一个关键性的问题和难点,它严重制约着微米级、亚微米级甚至纳米级超微细粒度的砂轮在超精密磨削中的推广和使用,从而使精密超精密加工极限精度的发展受到了很大的限制,目前国内的加工极限精度为亚微米级。
从修整机理角度出发,常用的修整超硬磨料砂轮的方法可分为固体磨粒磨具修整法,游离磨料修整法及软弹性修整法。但这些方法都不能实现亚微米级甚至纳米级超微细粒度砂轮的在线精密修整。
固体磨粒磨具修整法又称之为砂轮磨削修整法,即用普通磨料砂轮以一定的相对运动速度及一定的磨削深度来磨削修整金刚石砂轮,它有以下缺陷:磨削修整效率低;磨削质量,磨削精度低,表面破损增加;修锐后的金刚石砂轮表面磨粒的锋利度将受到影响,锋利的切削刃及刀尖将磨平,这使金刚石砂轮使用时磨削力增大,使用寿命降低。
游离磨料修整法,是使用普通磨料磨粒与冷却液和油的混合物作为修整工具对金刚石砂轮进行修整。这种方法只能用于金刚石砂轮的修锐而无法对其进行修形。此外,这种方法设备复杂,成本较高,且由于大量的游离磨料混在冷却液中喷向砂轮表面,因此无法在磨削现场使用。
近期出现的软弹性修整法,采用砂带作为磨削工具修整金刚石砂轮,由于砂带上磨粒的强度和硬度及其粘接强度都不是很高,而金属结合剂超硬磨料砂轮不论是结合剂还是磨料的强度和硬度都很高,远远高于砂带,因此用砂带磨削修整法来修整金属结合剂超硬磨料砂轮成本高,效率低,而且无法对金属结合剂超微细粒度砂轮进行修锐。
目前尚无关于金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法及其装置技术方案的相关专利及其相关文献。
发明内容
金属结合剂砂轮具有很好的形状保持性,特别适合成形表面的磨削加工,是其区别于其他砂轮的最大的特点。本方法根据电化学原理,利用金属结合剂砂轮导电和可电解的特性,用在线电解的方法对砂轮磨削表面结合剂基体材料进行去除,实现对砂轮表面的修整。
本发明采用的可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮和可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮使用的磨削液,是发明人自行设计的。具体配方以及制备方法请见本申请人北京工业大学同日提交的专利申请文件:可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮使用的磨削液及其制备方法;可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法。本发明中所指的金属结合剂砂轮就是发明人自行设计的可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮;所指的磨削液就是发明人自行设计的可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮使用的磨削液。为了陈述的简便起见,不再赘述。
本发明的目的是针对硬脆材料,复合材料等难加工材料的精密超精密镜面磨削加工,特别是成形表面磨削加工,提供一种金属结合剂砂轮的修整方法。它适应于各种磨料、各种形状、各种粒度特别是超微细粒度金属结合剂砂轮的修整,而且修整过程是与磨削过程同步在线进行的,整形效率及整形精度高,修锐效果好,磨削状态佳。本方法也可以用于其他普通材料的加工,但考虑成本和效率无需应用本发明。
本发明提供的金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法包括电解磨削复合修形、在线电解修锐磨削及无压力滚动研磨和冲击抛光。
所述的金属结合剂砂轮在线电解磨削复合修形,其特征在于,它包括以下步骤:
(1)、金属结合剂砂轮通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极;
(2)、在砂轮阳极和阴极之间通入具有电解作用的磨削液,使砂轮、磨削液、工具电极和电源构成电解回路发生电解反应,修形时,磨削液能够尽量充分地充满阴极块与砂轮之间电解间隙为宜,电解电压和电流采用电源允许的最大工作电压和工作电流;
(3)、同时在工作台上装夹一块硬度、强度和脆性较高的材料作为修形工具与已发生电解反应的砂轮进行对磨,通过机械磨削作用去除钝化物;
(4)、连续在线进行电解去除和磨削去除砂轮余量。
如图3所示,修形时,在阳极和阴极之间通入起电解作用的磨削液,使砂轮、磨削液、工具电极和电源构成电解回路发生电解反应。一方面利用电解反应中的阳极溶解效应对砂轮磨料层表面的金属结合剂进行去除。另一方面砂轮中金属结合剂与磨削液发生电化学反应生成硬度、强度都很低的钝化物,从而改善了金属结合剂砂轮磨料层的机械加工性能。
同时在工作台上装夹一块硬度、强度和脆性较高的材料,如铸铁、硬质合金等,作为修形工具与已发生电化学反应的砂轮进行对磨,通过机械磨削作用去除钝化物。从而达到高效快速修形的目的。修形时,在电解的同时进行磨削,此时要采用最大流量的磨削液,即磨削液能够尽量充分地充满阴极块与砂轮之间径向距离为0.5-1.5毫米的电解间隙为宜,电解电压和电流采用电源允许的最大工作电压和工作电流,使砂轮的电解去除速度和效率达到最大。同时让砂轮与修形工具进行对磨,去除砂轮磨料层发生电化学反应所生成的钝化膜,在进一步去除砂轮余量的同时,促进砂轮的快速电解,连续在线进行电解去除和磨削去除,所以能够高效快速地获得较高的砂轮形状精度。
所述的金属结合剂砂轮在线电解修锐磨削,其特征在于,它包括以下步骤:
(1)、金属结合剂砂轮通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极;
(2)、在砂轮阳极和阴极之间通入起电解作用的磨削液,使砂轮、磨削液、工具电极和电源构成电解回路发生电解反应,修锐时,电解电压选为60-90V,电解电流控制在5-8A,使砂轮磨削表面的电解去除速度大于生成钝化膜速度;
(3)、对砂轮表层的金属结合剂基体进行电解去除,从而逐渐露出崭新锋利的磨粒,形成对砂轮的修锐作用;同时生成一层钝化膜附着于砂轮表面,抑制砂轮的过度电解,整个过程重复进行,此时电解效率高于成膜效率,保证砂轮在磨削过程中能够得到充分的修锐。
在砂轮和电极的间隙中通过电解磨削液,利用电解过程中的阳极溶解效应,对砂轮表层的金属结合剂基体进行电解去除,从而逐渐露出崭新锋利的磨粒,形成对砂轮的修锐作用;同时形成一层钝化膜附着于砂轮表面,抑制砂轮的过度电解。当砂轮表面的磨粒磨损后,钝化膜被工件材料刮擦去除,电解过程继续进行,对砂轮表面重新进行修锐,整个过程重复进行。上述过程是一个动态平衡的过程,既避免了砂轮过快消耗,又能自动保持砂轮表面的磨削能力。从而使砂轮始终以最佳磨削状态连续进行磨削加工。所以该技术将砂轮修锐与磨削在线加工结合在一起,在金属基砂轮进行磨削加工的同时利用电解方法对砂轮进行修锐,从而实现精密超精密镜面磨削。
在线电解修锐金属结合剂砂轮磨削是利用电化学阳极金属溶解的原理,通过阳极砂轮金属结合剂中的金属在电场作用下失去电子变成金属离子溶解于磨削液中脱离磨料层表面,达到对金属结合剂砂轮的修整作用,由于金属离子的直径为埃级,可实现金属结合剂超微细粒度砂轮的微量修整作用,使得微米级,亚微米级甚至纳米级超微粒度砂轮在磨削过程中始终保持良好的切削性,充分发挥了超微细粒度砂轮稳定的微量切削作用,实现了工程陶瓷,光学玻璃,硬质合金,单晶硅,铁氧体,磨具钢等难加工材料的高效超精密镜面磨削加工,表面粗糙度可达Ra1~5纳米。
所述的金属结合剂砂轮在线电解高速无压力滚动研磨和冲击抛光,其特征在于,它包括以下步骤:
(1)、金属结合剂砂轮通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极;
(2)、在砂轮阳极和阴极之间通入具有电解作用的磨削液,使砂轮、磨削液、工具电极和电源构成电解回路发生电解反应,此时电解电压降为0-30V,电解电流控制在0-2A,使砂轮磨削表面生成钝化膜的效率高于电解效率,保证有足够的钝化膜参加磨削。
通常的镜面加工是通过磨削,研磨和抛光多道工序逐渐获得的,研磨和抛光是以柔性的研磨盘把磨料压在工件表面并产生相对运动,磨料借助研磨盘的压力以滑动或者滚动的方式去除破碎后的材料。而在线电解修锐金属结合剂超硬磨料超微细粒度砂轮精密镜面磨削过程中,一方面由于磨粒嵌在结合剂中,对于单个的固着磨粒而言,其有效磨削尺寸占磨粒尺寸的1/3,磨粒主要以微切削的方式去除工件表面材料,所以造成的破碎区域要小的多,另一方面砂轮表面生成一层具有一定厚度和弹性且容托有脱落磨料的钝化膜,成为一种具有良好柔性的研抛膜。容托于钝化膜中的脱落磨料在进给量很小的精密磨削中,对已加工表面进行高速无压力滚动研磨和冲击抛光。砂轮结合剂中固着的超微细粒度磨料的微切削和砂轮表面钝化膜中脱落的微细磨料的高速无压力滚动研磨和冲击抛光同时相互作用的结果,形成了精密镜面磨削加工表面,表面粗糙度可以达到Ra10nm以下。
超精密磨削或者光磨时,由于进给量很小或者没有进给量,砂轮表面钝化膜的厚度远大于磨料的出刃高度,也大于进给深度,从而使砂轮表面能够实施微切削作用的固着磨粒在超精磨或者光磨中不能直接与被加工表面接触。钝化膜将代替砂轮参与真正的磨削过程。
研抛时,如图5所示,由于进给量很小或者没有进给量,砂轮表面柔性钝化膜34的厚度远大于微切削磨粒35的出刃高度,也大于进给深度,从而使砂轮表面能够实施微切削作用的固着磨粒35在超精磨或者光磨中不能直接与被加工表面接触。柔性钝化膜34将代替砂轮中的微切削磨粒35参与真正的磨削过程。此时电解电压降为10-30V,电解电流控制在1-2A,使砂轮磨削表面的生成钝化膜的速度大于电解去除速度,保证有足够的钝化膜参加磨削。当电解作用完全抑制时,即电解电流小于1A后,关闭电解电源。此时附着在砂轮磨削表面的柔性钝化膜34中包含有由于电解修锐和磨削作用而刚刚脱落下来镶嵌于被加工表面和砂轮磨料层表面对加工表面起滚动研磨作用的滚动研磨磨粒33,先前已脱落而游离于钝化膜中对加工表面起无压力冲击抛光作用的冲击抛光磨粒32。所以,此时柔性钝化膜34对已加工表面的磨削,实际上是由其中容托着的滚动研磨磨粒33和冲击抛光磨粒32通过高速无压力滚动研磨和冲击抛光同时作用来实现,因此形成了超精密镜面加工表面。
用在线电解磨削修整法修整金属结合剂砂轮时,由于砂轮的修形和修锐都在磨床上在位和在线进行的,磨床工作台往复运动可获得高的整形效率和高的动态整形精度,该方法特别适合用于金属结合剂超硬磨料超微细粒度砂轮的半精密修整和精密超精密修整。对于偏心较大的粗修形来说修形效率较低。
利用在线电解磨削修整法修整金属结合剂超硬磨料超微细粒度砂轮时,整形后的砂轮圆度误差<1um整形速度可达每小时去掉砂轮10u以上的圆度误差;可实现纳米级的微量修锐,使金属结合剂超微细粒度砂轮在磨削中始终保持稳定良好的锋锐度和出刃高度,充分发挥了超微细粒度砂轮的微量切削作用。
砂轮表面生成一层具有一定厚度和弹性且容纳有磨粒脱落钝化膜,在精磨和光磨时充当柔性研抛膜附着在砂轮表面随着砂轮的高速旋转对已加工表面进行高速无压力的滚动研磨和冲击抛光。因此可获得Ra1~5nm的超精密镜面表面。
本发明提供的金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法所使用的装置,包括可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮26,可在线电解金属结合剂超硬磨料砂轮的磨削液及其导入装置,工作台29以及砂轮罩6。其特征在于,它还包括直流电源,阳极固定装置和工具电极,金属结合剂砂轮26通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极,其中,工具电极包括阴极块1以及按照公知技术组装的调整阴极块1径向位移量的调整装置,阳极固定装置包括阳极棒9以及按照公知技术组装的阳极弹性固定装置。
附图说明
图1在线电解修整装置中的工具电极结构示意图
1-阴极块,2-绝缘板,3-导向柱,4-弹簧,5-定位板,6-砂轮罩,7-沉头螺钉,8-调整螺栓,10-磨削液导管,11-管接头,12-阴极线,13-螺钉;
图2在线电解修整装置中的阳极固定装置示意图
9-阳极棒,14-套筒,15-紧固螺栓、螺母,16-砂轮罩盖,17-金属垫片,18-弹簧,19-金属垫片,21-锁紧螺母,22-预紧螺栓,23-接线夹,24-法兰盘,25-主轴,26-砂轮;
图3在线电解磨削复合修形示意图
1-阴极块,26-金属结合剂砂轮,27-电源,28-电解磨削液喷嘴,29-工作台,30-修整块;
图4在线电解修锐磨削示意图
1-阴极块,26-金属结合剂砂轮,27-电源,28-电解磨削液喷嘴,29-工作台,31-被加工工件;
图5在线电解无压力滚动研磨和冲击抛光示意图
31-被加工工件,32-冲击抛光磨粒,33-滚动研磨磨粒,35-微切削磨粒,34-柔性钝化膜,36-固着磨粒,37-金属结合剂;
图6实施例高密硬质合金磨削效果图,其中图6-1为实物效果图,图6-2为表面粗糙度测试结果图。
具体实施方式
本发明提供的金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法所使用的装置,包括可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮26,可在线电解金属结合剂超硬磨料砂轮的磨削液及其导入装置,工作台29以及砂轮罩6,其特征在于,它还包括直流电源,阳极固定装置和工具电极,金属结合剂砂轮26通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极,其中,工具电极包括阴极块1以及按照公知技术组装的调整阴极块1径向位移量的调整装置,阳极固定装置包括阳极棒9以及按照公知技术组装的阳极弹性固定装置。
所述的工具电极中阴极块1和阳极固定装置中阳极棒9可选用导电的金属或非金属材料。
如图1所示,工具电极包括阴极块1以及按照公知技术组装的调整阴极块1径向位移量的调整装置,其装配如下:首先将圆弧阴极块1用胶粘在绝缘板2上,绝缘板2的另一侧攻有螺纹孔,然后将一端攻有螺纹的导向柱3套上弹簧4穿过定位板5和砂轮罩6锁紧固定在绝缘板2的螺纹孔中,中心开有螺纹孔的定位板用沉头螺钉7固定在砂轮罩6上;将调整螺栓8通过定位板上的螺纹孔拧进砂轮罩6内,顶在绝缘板2的中心位置上;通过调整螺栓8的旋进旋出来调整圆弧形阴极块1径向位移量的大小;磨削液导管10套在管接头11上,管接头11通过螺纹锁紧固定在圆弧形阴极块1上;阴极线12通过螺钉13与圆弧阴极块1连接。
阳极固定装置包括阳极棒9以及按照公知技术组装的阳极弹性固定装置,其装配如下:首先将套筒14用紧固螺栓、螺母15固定在砂轮罩盖16上,然后将金属垫片17放入套筒14中,随后再将弹簧18顶着金属垫片17放入套筒14中,接着再将金属垫片19挨着弹簧18的另一端放入套筒14中,将阳极棒9顶着金属垫片19放入套筒14中;将锁紧螺母21套在预紧螺栓22上,用锁紧螺母21将接线夹23紧固在预紧螺栓22上,然后再将预紧螺栓22通过套筒14上的螺纹孔拧进套筒14内顶住金属垫片17,通过预紧螺栓22的旋进旋出和弹簧18来调整阳极棒9对砂轮主轴的弹性预紧力。
将带有电解修整装置的砂轮罩安装在MM7120A型精密平面磨床上。采用的磨削用量为砂轮的线速度Vs=20m/s,工作台进给速度f=5m/min,砂轮进给量ap=1um,工件材料为高密硬质合金,具体实施中的砂轮和磨削液配方以及制备方法请见本申请人北京工业大学同日提交的专利申请文件:可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮使用的磨削液及其制备方法;可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法的说明书中实施例3,所不同的是砂轮磨料的粒度选为W2。
首先,对砂轮进行电解磨削复合修形。如图3所示,电解电源阳极导线与电解装置中的弹性阳极棒9上的接线夹23相接,使金属结合剂金刚石砂轮与电源正极相接做阳极,电解电源阴极导线与电解装置中移动阴极上的螺钉12相接,使圆弧阴极块1与电源负极相接做阴极。通过调整螺栓8将圆弧电极1的圆弧表面与砂轮磨削表面间的电解加工间隙调整为1毫米。修形时,在砂轮阳极和圆弧阴极之间通入具有电解作用的磨削液。使砂轮、磨削液、移动阴极和电源构成电解回路发生电解反应。一方面,利用电解反应中的阳极溶解效应对砂轮磨料层表面的金属结合剂进行去除;另一方面,砂轮中金属结合剂与磨削液发生电化学反应生成硬度和强度都很低的钝化物,从而改善了金属结合剂砂轮磨料层的机械加工性能;同时在工作台29上装夹一块铸铁作为修形工具30与已发生电化学反应的砂轮26进行对磨,通过机械磨削作用去除钝化物。从而达到高效快速修形的目的。在电解的同时进行磨削,此时要采用最大流量的磨削液,即磨削液能够尽量充分地充满阴极块与砂轮之间的电解间隙为宜,电解电压采用电源允许的最大的电解电压100V,电解电流控制在18-20A,使砂轮的电解去除速度和效率达到最大。同时让砂轮26与修形工具30进行对磨去除砂轮磨料层发生电化学反应所生成的钝化膜,在进一步去除砂轮余量的同时,促进砂轮的快速电解,连续在线进行电解去除和磨削去除,所以能够高效快速地获得较高的砂轮形状精度。
其次,当砂轮的圆度误差小于1um后,进行在线电解修锐磨削。修锐时,电解电压选为60-90V,电解电流控制在5-8A,使砂轮磨削表面的电解去除的速度大于生成钝化膜速度,保证砂轮具有良好的修锐效果。如图4所示,金属结合剂金刚石砂轮26通过接线夹23与电源正极相接做阳极,圆弧阴极块1通过螺钉13与电源阴极相连做阴极,在砂轮和电极的间隙中通过电解磨削液,利用电解过程中的阳极溶解效应,对砂轮表层的金属基体进行电解去除,从而逐渐露出崭新锋利的磨粒,形成对砂轮的修锐作用;同时形成一层钝化膜附着于砂轮表面,抑制砂轮过度电解,使砂轮磨粒始终以锋利状态连续进行磨削加工。当砂轮表面的磨粒磨损后,钝化膜被工件材料刮擦去除,电解过程继续进行,对砂轮表面重新进行修锐,整个过程重复进行。上述过程是一个动态平衡的过程,既避免了砂轮过快消耗,又能自动保持砂轮表面的磨削能力。从而使砂轮始终以最佳磨削状态连续进行磨削加工。所以该技术将砂轮修锐与磨削在线加工结合在一起,在金属基砂轮进行磨削加工的同时,利用电解方法对砂轮进行修锐,从而实现精密镜面磨削。此时,磨削工件表面粗糙度可达Ra0.010um。
最后,对已经过在线电解修锐磨削的工件表面进行无压力滚动研磨和冲击抛光。
所用电解电源为常用的直流电源。输入电压380V;输出电压0-100V,分档可调:10V,30V,60V,90V,100V;输出电流0-20A;最大功率2000W。
本实施例中采用的磨削用量为砂轮的线速度Vs=20m/s,工作台进给速度f=5m/min,砂轮进给量ap=1um,工件材料为高密硬质合金。加工工件表面粗糙度为Ra0.004um。
本实施例的效果如图6所示,可以看出本发明实现了精密镜面磨削。表面粗糙度的检测仪器:哈尔滨工量精密量仪有限责任公司生产的2205型表面粗糙度测量仪。测量范围:0.001~50um。
Claims (4)
1、金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法之一为金属结合剂砂轮在线电解磨削复合修形,其特征在于,它包括以下步骤:
(1)、金属结合剂砂轮通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极,金属结合剂砂轮具体配方以及制备方法请见本申请人北京工业大学同日提交的专利申请文件:可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法;
(2)、在阳极和阴极之间通入具有电解作用的磨削液,使砂轮、磨削液、工具电极和电源构成电解回路发生电解反应,修形时,磨削液能够尽量充分地充满阴极块与砂轮之间电解间隙为宜,电解电压和电流采用电源允许的最大工作电压和工作电流,磨削液具体配方以及制备方法请见本申请人北京工业大学同日提交的专利申请文件:可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮使用的磨削液及其制备方法;
(3)、同时在工作台上装夹一块硬度、强度和脆性较高的材料作为修形工具与已发生电解反应的砂轮进行对磨,通过机械磨削作用去除钝化物;
(4)、连续在线进行电解去除和磨削去除砂轮余量。
2、金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法之一为金属结合剂砂轮在线电解修锐磨削,其特征在于,它包括以下步骤:
(1)、金属结合剂砂轮通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极,金属结合剂砂轮具体配方以及制备方法请见本申请人北京工业大学同日提交的专利申请文件:可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法;
(2)、在阳极和阴极之间通入起电解作用的磨削液,使砂轮、磨削液、工具电极和电源构成电解回路发生电解反应,修锐时,电解电压选为60-90V,电解电流控制在5-8A,使砂轮磨削表面的电解去除速度大于生成钝化膜速度,磨削液具体配方以及制备方法请见本申请人北京工业大学同日提交的专利申请文件:可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮使用的磨削液及其制备方法;
(3)、对砂轮表层的金属结合剂基体进行电解去除,从而逐渐露出崭新锋利的磨粒,形成对砂轮的修锐作用;同时生成一层钝化膜附着于砂轮表面,抑制砂轮的过度电解,整个过程重复进行,此时电解效率高于成膜效率,保证砂轮在磨削过程中能够得到充分的修锐。
3、金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法之一为金属结合剂砂轮在线电解高速无压力滚动研磨和冲击抛光,其特征在于,它包括以下步骤:
(1)、金属结合剂砂轮通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极,金属结合剂砂轮具体配方以及制备方法请见本申请人北京工业大学同日提交的专利申请文件:可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法;
(2)、在阳极和阴极之间通入具有电解作用的磨削液,使砂轮、磨削液、工具电极和电源构成电解回路发生电解反应,此时电解电压降为0-30V,电解电流控制在0-2A,使砂轮磨削表面生成钝化膜的效率高于电解效率,保证有足够的钝化膜参加磨削,磨削液具体配方以及制备方法请见本申请人北京工业大学同日提交的专利申请文件:可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮使用的磨削液及其制备方法。
4、根据权利要求1、权利要求2以及权利要求3所述的金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法所使用的装置,包括可在线电解的金属结合剂超硬磨料砂轮(26),可在线电解金属结合剂超硬磨料砂轮的磨削液及其导入装置,工作台(29)以及砂轮罩(6),其特征在于,它还包括直流电源,阳极固定装置和工具电极,金属结合剂砂轮(26)通过阳极固定装置与直流电源正极相接做阳极,工具电极与直流电源负极相接做阴极,其中,工具电极包括阴极块(1)以及按照公知技术组装的调整阴极块(1)径向位移量的调整装置,阳极固定装置包括阳极棒(9)以及按照公知技术组装的阳极弹性固定装置。
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102229111A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-11-02 | 河南工业大学 | 金刚石形面约束自由磨粒变速挤磨超硬磨料砂轮修整方法 |
CN103003026A (zh) * | 2010-07-15 | 2013-03-27 | 3M创新有限公司 | 阴极保护的垫调理器及使用方法 |
CN103072048A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-05-01 | 北京工业大学 | 用于在线电解修锐金属结合剂丸片研磨加工的电解装置 |
CN104493719A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-08 | 常州工学院 | 一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法及装置 |
CN105274501A (zh) * | 2015-09-25 | 2016-01-27 | 安庆市凯立金刚石科技有限公司 | 一种金刚石膜抛光装置 |
CN105522237A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种反应烧结SiC陶瓷磨削过程中的金属基砂轮在线电火花修锐方法 |
CN108406600A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-08-17 | 洛阳立博数控科技有限公司 | 一种修锐装置电解在线修锐轴承小滚子磨削砂轮的方法 |
CN109202706A (zh) * | 2018-09-07 | 2019-01-15 | 大连理工大学 | 一种具有在线电解修整功能的磨头 |
CN110253418A (zh) * | 2019-03-24 | 2019-09-20 | 北京工业大学 | 一种用于成型磨削的精密超精密加工方法 |
CN111571315A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-25 | 湖南大学 | 一种延塑性金属零件的电化学清理磨削方法及系统 |
CN111993228A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-27 | 哈尔滨理工大学 | 一种适用于硬脆材料加工的磨削设备 |
CN112548686A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-26 | 常州晶业液态金属有限公司 | 一种非晶合金产品的去料加工方法 |
CN113199401A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-03 | 湖南大学 | 一种树脂结合剂超硬导电成形砂轮的修整方法及装置 |
CN113290504A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-24 | 河南科技大学 | 一种自动调整放电距离的砂轮修形方法及修形装置 |
CN114965612A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-08-30 | 湖南大学 | 一种基于电化学原理的砂轮粘附率检测方法及系统 |
-
2004
- 2004-04-06 CN CN 200410029948 patent/CN1562566A/zh active Pending
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103003026A (zh) * | 2010-07-15 | 2013-03-27 | 3M创新有限公司 | 阴极保护的垫调理器及使用方法 |
CN103003026B (zh) * | 2010-07-15 | 2016-01-20 | 3M创新有限公司 | 阴极保护的垫调理器及使用方法 |
CN102229111A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-11-02 | 河南工业大学 | 金刚石形面约束自由磨粒变速挤磨超硬磨料砂轮修整方法 |
CN102229111B (zh) * | 2011-06-07 | 2013-06-05 | 河南工业大学 | 金刚石形面约束自由磨粒变速挤磨超硬磨料砂轮修整方法 |
CN103072048A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-05-01 | 北京工业大学 | 用于在线电解修锐金属结合剂丸片研磨加工的电解装置 |
CN104493719A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-08 | 常州工学院 | 一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法及装置 |
CN104493719B (zh) * | 2015-01-07 | 2017-01-18 | 常州工学院 | 一种金刚石回转体砂轮线电极放电‑车削复合修整方法及装置 |
CN105274501A (zh) * | 2015-09-25 | 2016-01-27 | 安庆市凯立金刚石科技有限公司 | 一种金刚石膜抛光装置 |
CN105522237A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种反应烧结SiC陶瓷磨削过程中的金属基砂轮在线电火花修锐方法 |
CN105522237B (zh) * | 2016-02-04 | 2018-01-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种反应烧结SiC陶瓷磨削过程中的金属基砂轮在线电火花修锐方法 |
CN108406600A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-08-17 | 洛阳立博数控科技有限公司 | 一种修锐装置电解在线修锐轴承小滚子磨削砂轮的方法 |
CN109202706A (zh) * | 2018-09-07 | 2019-01-15 | 大连理工大学 | 一种具有在线电解修整功能的磨头 |
CN110253418A (zh) * | 2019-03-24 | 2019-09-20 | 北京工业大学 | 一种用于成型磨削的精密超精密加工方法 |
CN111571315A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-25 | 湖南大学 | 一种延塑性金属零件的电化学清理磨削方法及系统 |
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CN112548686A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-26 | 常州晶业液态金属有限公司 | 一种非晶合金产品的去料加工方法 |
CN113199401A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-03 | 湖南大学 | 一种树脂结合剂超硬导电成形砂轮的修整方法及装置 |
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