CN1785597A

CN1785597A - 适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置

Info

Publication number: CN1785597A
Application number: CN 200510032587
Authority: CN
Inventors: 盛晓敏; 尚振涛; 宓海青; 王树启; 吴耀; 谢桂芝; 易了
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2006-06-14

Abstract

一种适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置，有带接线柱3且顶部装有绝缘盖板2的阴极腔体4，所述阴极腔体的上部有一电解液注入口1，下部圆弧形部分有三条形方孔9，该圆弧形部分与分别固定安装在阴极腔体4前、后两侧的对应两块挡板5、10组成一底部为敞口的阴极装置，所述阴极腔体底部的敞口装有带相应开口槽11的柔性遮片8且其两侧分别装有压板6。所述柔性遮片8的开口槽11的宽度以与被修锐砂轮的宽度相同或略小为宜，且两压板6之间的距离略宽于开口槽11的宽度。本发明有效实现了高速在线电解修锐磨削，在砂轮表面形成了致密连续的氧化膜，改善了工件磨削表面质量，降低了磨削力。

Description

适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置

技术领域

本发明涉及一种适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置。

背景技术

在硬脆难加工材料的高效磨削和精密磨削中，金属结合剂超硬磨粒砂轮扮演着重要的角色。但是，金属结合剂超硬磨料砂轮的自锐性差、容易堵塞、在磨削加工中易产生由砂轮偏心引起的激振力，因而影响磨削过程的稳定性和磨削表面质量，为此，需要定期对砂轮进行修锐。由于其坚硬的结合剂给砂轮的修锐带来了极大的困难，存在修锐时间长、难度大、效率低等特点。自日本理化研究所的学者大森整提出ELID(Electrolytic In-process Dressing，即“在线电解修锐”)磨削的概念以来，由于其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及加工适应性广等特点，已较广泛地应用于硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃、淬火钢及半导体等硬脆材料的精密及超精密加工。然而，近来的报道表明，ELID磨削的连续性和高效性仅能在20m/s的低速磨削下实现，当砂轮表面速度超过20m/s时，修锐效率及效果急剧下降，并指出这是由于修锐区的电解液供应不足造成的。导致供液不足的原因是：砂轮高速旋转时，在其表面形成一层高压空气附面层即气流场，这使电解液难以有效地进入修锐区，从而导致供液不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置，它不但能隔绝砂轮表面的高速气流场，而且可使电解液充满其封闭区域并保证电解液的供应充足，由此有效实现高速在线电解修锐(ELID)磨削。

本发明的技术解决方案是，所述适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置有带接线柱且顶部装有绝缘盖板的阴极腔体，其结构特点是，所述阴极腔体的上部有一电解液注入口，下部的圆弧形部分均匀分布三个细条形方孔，该圆弧部分与分别固定安装在阴极腔体前、后两侧的对应两块挡板组成一底部为敞口的阴极装置，所述阴极腔体底部的敞口装有带相应开口槽的柔性遮片且其两侧分别装有压板。

以下对本发明做出进一步说明。

参见图1，本发明有带接线柱3且顶部装有绝缘盖板2的阴极腔体4，其结构特点是，所述阴极腔体的上部有一电解液注入口1，下部圆弧形部分均匀分布三个细条形方孔9，该圆弧形部分与分别固定安装在阴极腔体4前、后两侧的对应两块挡板5、10组成一底部为敞口的阴极装置，所述阴极腔体底部的敞口装有带相应开口槽11的柔性遮片8且其两侧分别装有压板6。所述柔性遮片8的开口槽11的宽度以与被修锐砂轮的宽度相同或略小为宜，且两压板6之间的距离略宽于开口槽11的宽度。

本发明的技术原理是(参见图1和图2)，使用时砂轮的修锐区域处在阴极腔体的圆弧形部分，即由阴极腔体4、前后挡板5、10、柔性遮片8与砂轮7之间形成一封闭区域，这种结构不但隔绝了砂轮7表面的高速气流场，而且可使电解液充满此封闭区域；因为采用所述结构实现的中央供液方式可以保证电解液有效注入电解区域并供液充足。

本发明阴极装置在湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心的150m/s的高速磨削试验台上运用，并将其与普通磨削的磨削效果进行了对比。

(一)高速ELID磨削和普通高速磨削的试验装置：

1.电源：高频直流脉冲电源，电压为60V、90V、120V三档，最大峰值电流20A，高电平1-100μs，低电平1-100μs，限压电阻为18Ω；

2.电解液：自制ELID专用磨削液；

3.封闭式黄铜阴极系统；

4.碳棒电刷系统；

5.砂轮：直径为200mm，粒度为100#/120#的青铜结合剂金刚石砂轮；

6.砂轮整形方式：电火花-机械复合整形法。

(二)试件材料：

本对比试验选用应用广泛且力学性能及化学性能差异较大的氮化硅和氧化钇部分稳定氧化锆为试件材料。这两种材料均由上海硅酸盐研究所提供，其规格尺寸分别为：50×15×10mm³和50×15×10mm³。

(三)、高速ELID磨削和普通高速磨削的磨削参数如下表：

砂轮线速度V_s(m/s)	工件进给速度V_w(m/min)	磨削深度(mm)
砂轮线速度V_s(m/s)	工件进给速度V_w(m/min)	磨削深度(mm)	30，45，60	4，6，9	0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6

(四)、对比试验的结果：

1.在相同磨削条件下，高速ELID磨削的磨削力与普通高速磨削的相比减小了30％：

2.在相同磨削条件下，高速ELID磨削所磨工件表面粗糙度与普通高速磨削的相比减小了20％。

3.在获得相同的磨削力和表面粗糙度时，高速ELID磨削所达到的磨除率与普通高速磨削的相比增大了20％；

由以上可知，本发明为一种适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置，它有效实现了高速在线电解修锐(ELID)磨削，在砂轮表面形成了致密连续的氧化膜，改善了工件磨削表面质量，降低了磨削力。

附图说明

图1是本发明一种实施例相关构件为分离状态的结构示意图；

图2是整体结构及对砂轮修锐的使用状态示意图。

在图中：

1-电解液注入口， 2-绝缘盖板， 3-接线柱，

4-阴极腔体， 5、10-挡板， 6-压板，

7-砂轮， 8-柔性遮片， 9-条形方孔，

11-开口槽。

具体实施方式

按照图1、图2和上述结构的本发明阴极装置，阴极体4用黄铜制成，其修锐区域长度(阴极腔体)占砂轮周长的三分之一，所述电解液出口为均匀分布在所述圆弧部分的三个轴向条形孔。

本发明阴极装置在湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心的150m/s的高速磨削试验台上运行。

(一)高速ELID磨削试验装置：

2.电解液：自制ELID专用磨削液；

3.封闭式黄铜阴极系统；

4.碳棒电刷系统；

6.砂轮整形方式：电火花-机械复合整形法。

(二)试件材料：选用应用广泛且力学性能及化学性能差异较大的氮化硅和氧化钇部分稳定氧化锆为试件材料。这两种材料均由上海硅酸盐研究所提供，其规格尺寸分别为：50×15×10mm³和50×15×10mm³。

(三)磨削参数：

砂轮线速度V_s(m/s)：30，45，60；

工件进给速度V_w(m/min)：4，6，9；

磨削深度(mm)：0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6。

Claims

1、一种适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置，有带接线柱(3)且顶部装有绝缘盖板(2)的阴极腔体(4)，其特征是，所述阴极腔体(4)的上部有一电解液注入口(1)，下部圆弧形部分均匀分布三个细条形方孔(9)，该圆弧形部分与分别固定安装在阴极腔体(4)前、后两侧的对应两块挡板(5、10)组成一底部为敞口的阴极装置，所述阴极腔体底部的敞口装有带相应开口槽(11)的柔性遮片(8)且其两侧分别装有压板(6)。

2、根据权利要求1所述适用于高速在线电解修锐磨削的阴极装置，其特征是，所述三个细条形方孔(9)轴向分布在所述圆弧形部分上。