[發明專利]電化學機械軸類零件光整與修形復合加工工藝與裝置

有效

• 申請號: 201010259566.8
• 申請日: 2010-08-16
• 公開（公告）號: CN102189303A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 龐桂兵;徐文驥
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: B23H5/06
• 分類號: B23H5/06;B23H9/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李猛

技術領域

本發明公開了一種具有可控非均勻機械作用的電化學機械加工對軸類零件進行光整與修形復合加工的工藝與裝置。

背景技術

光整加工技術通過改善零件表面質量，來提高零件使用性能和壽命。傳統上，光整加工的主要目的局限在改善零件表面質量，隨著光整加工技術發展和實際生產的需要，通過在光整過程中同時進行非均勻材料去除實現光整和成型相復合的加工技術逐漸受到重視。光整和成型加工相復合，能減少加工工序，提高生產效率和降低生產成本。

電化學機械光整加工是光整加工技術領域的重要方法之一，通過電化學作用與機械作用相復合實現零件表面整平和材料去除，其突出優點是：在不更換磨料前提下，可在一道工序內將表面粗糙度從Ra3.2μm左右降至小于Ra0.02μm。在電化學機械光整加工過程中，通過控制工藝參數，實現光整加工過程中同時完成零件成型，可以充分發揮電化學機械加工的技術潛力。

現有電化學機械加工實現光整和成型加工相復合，實現零件成型的研究一般通過控制電化學作用實現，控制電化學作用有三種方法：1)采用時變電場，即在電場移動過程中，在不同加工部位，電場強弱發生改變，使得去除量發生改變實現成型；2)控制電化學反應時間，即在電場移動過程中，在不同加工部位，電場停留時間發生改變，進而改變去除量實現成型；3)改變陰極形狀，使得陰陽極極間間隙形成非均勻間隙分布，進而形成非均勻電場分布，改變去除量實現成型。

通過時變電場和控制電化學作用時間實現成型時，在加工過程中陰極必須有軸向運動，工藝系統復雜，對于軋輥等長軸類零件比較適合，但是，對于軸向長度較小的零件就不適合。另外，電化學機械加工的電化學參數存在最佳范圍，采用時變電場方法需要改變電參數范圍，成型尺寸范圍受到電參數調整范圍的限制。機械零部件例如軸承、齒輪等的一個重要幾何特征是軸向尺寸較小，通過非均勻間隙形成非均勻電場分布，實現方式簡單，具有優越性。但是，受工藝機理限制，非均勻間隙分布的成形形狀準確性不容易保證，這主要由兩方面原因造成。一方面是可控參數范圍小。非均勻間隙形成非均勻電場分布時，去除量差異完全依賴于極間間隙差別，對于光整過程中實現的成形，尺寸范圍一般比較小，由于成形范圍本身比較小，陰極間隙分布差值也比較小，因而陰極間隙分布差值的微小變動會對零件的成形造成顯著影響，不利于試件的精確成形。另一方面是電場分布狀態實時變化。與電解加工技術相區別，電化學及其機械復合光整加工的陰陽極位置通常相對固定，在加工過程中，由于陽極形狀實時變化，導致極間電場實時變化，因此陽極零件的形狀難以實現準確控制。

發明內容

為解決上述現有技術的不足，本發明公開了一種具有可控非均勻機械作用的電化學機械軸類零件光整與修形復合加工工藝與裝置，用以在軸類零件光整加工過程中同時實現修形。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：在電化學作用一端，陰陽極極間間隙為均勻間隙，陰極在加工過程中位置不動；在機械作用一端，利用刮膜工具轉速、對零件表面壓力的調整，實現機械作用強弱的調整，達到控制去除量分布目的。

本發明的裝置結構為：伺服電機a連接并控制滑臺a，伺服電機b連接并控制滑臺b，并且伺服電機b安裝在滑臺a上，滑臺b連接彈性機構，彈性機構與刮膜工具接觸，伺服電機c連接并控制刮膜工具旋轉，彈性機構與滑臺b之間設置有壓力檢測機構，滑臺a旁邊設置有位置檢測機構，壓力檢測機構、位置檢測機構都接到控制系統?？刂葡到y控制整個系統裝置進行加工。

在工件加工部位，包括工件部分、陰極部分和刮膜工具部分。工件部分的待加工工件可以是不同的零件，例如軸承內環或軸承滾子；陰極部分寬度與工件寬度一致，與工件相對安裝；刮膜工具為圓柱形油石或套在圓形工具上的砂帶，刮膜工具軸線與工件軸線交錯90°安裝，使刮膜工具與工件表面理論上為點接觸，實現機械刮膜作用在陽極表面上的精確定位。加工時，工件接通電源正極，陰極接通電源負極。正極或負極接出端設置電流計，正負極接出線之間設置電壓計。

裝置進行加工時，通過三臺伺服電機控制三個運動分別實現刮膜工具壓力、刮膜工具移送速度、刮膜工具轉速等的控制。

對刮膜工具壓力控制：伺服電機b控制滑臺b使得彈性機構彈力產生不同，實現刮膜工具在工件表面壓力的差異，伺服電機b與伺服電機a的配合實現刮膜工具在工件表面不同位置壓力的不同，此時伺服電機c為恒速轉動。

對刮膜工具移送速度控制：伺服電機a控制滑臺a使得刮膜工具移送速度不同，此時伺服電機b不轉動，伺服電機c為恒速轉動。