[實用新型]可實現電極間隙閉環控制的ELID磨削在線電解裝置

有效

• 申請號: 201220645500.7
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN202945359U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 關佳亮;王志偉;李彩琴
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C25F7/00
• 分類號: C25F7/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本實用新型涉及一種可實現電極間隙閉環控制的ELID磨削在線電解裝置，屬于機械精密加工技術領域。

背景技術

在線電解修整砂輪(ELID)精密鏡面磨削是近10來年從日本發展起來的一項磨削新技術，在世界范圍內備受重視。ELID磨削加工技術作為一種超精密加工技術在高溫合金、鎢鉬合金、鈦合金、軸承鋼等多種難加工材料的超精密鏡面加工方面具有重要的意義。在ELID磨削加工過程中，電極與砂輪間的間隙調整是影響金屬結合劑砂輪電解修銳效果和氧化膜生成質量的重要因素，它決定磨削狀態的好壞，影響加工工件的表面質量。電極間隙過大會導致電解效果變差，不能對砂輪進行在線修銳；過小則易形成短路，產生尖端放電，對砂輪和電極造成損壞。根據大量實驗得知，電極間隙控制在0.5～1.5mm時可獲得最佳的電解效果。

實用新型內容

為了克服現有ELID磨削在線電解裝置導向結構復雜、定位精度差、難以保證間隙均勻性等方面的不足，實現電極間隙自動定位調整功能，本實用新型提供一種可實現電極間隙閉環控制的ELID磨削在線電解裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

本實用新型的裝置包括高分辨率混合式步進電機8，滑動摩擦矩形導軌10，滾珠絲杠11，滑臺12，電極14，24V直流電源2，PLC控制器1，位移傳感器I5，位移傳感器II13，人機界面文本顯示器9，如圖2所示，所述滑動摩擦矩形導軌10固定在磨床主軸的正上方，滑動摩擦矩形導軌10走向為豎直，高分辨率混合式步進電機8固定在滑動摩擦矩形導軌10上方，高分辨率混合式步進電機8轉軸作為滾珠絲杠11的螺桿，滑臺12上固定有滾珠絲杠11的螺母，滑臺12的材質為工程塑料，以保證電極的電氣絕緣。高分辨率混合式步進電機8驅動滑臺12沿滑動摩擦矩形導軌10上下滑動。電極14固定在滑臺12上，同時在電極14的正中心設有傳感器固定孔，傳感器固定孔正對磨床主軸中心線，傳感器固定孔上安裝有用于測量電極與砂輪間隙的位移傳感器II13，砂輪的圓周外圍還設置有用于檢測砂輪外形圓度的位移傳感器I5。PLC控制器1采用直流供電，PLC控制器1輸入端連接位移傳感器I5、位移傳感器II13，24V直流電源2；PLC控制器1的輸出端連接高分辨率混合式步進電機8和人機界面文本顯示器9。脈沖電源負極接口3接外置直流脈沖電源負極，脈沖電源正極接口7接外置直流脈沖電源正極，電解磨削液供給接口4連接機床磨削液供給泵。

所述滑動摩擦矩形導軌10通過螺釘垂直固定在機床主軸單元的正上方。

所述高分辨率混合式步進電機8通過螺栓固定在滑動摩擦矩形導軌10正上方。

所述電極14通過緊定螺釘固定在滑臺12上。所述裝置中滑動摩擦矩形導軌10，滾珠絲杠11，滑臺12，位移傳感器I5，位移傳感器II13，電極14，砂輪15封閉在不銹鋼遮罩6中。

所述裝置中24V直流電源2，PLC控制器1和人機界面文本顯示器9固定在不銹鋼遮罩6上方。

該電解裝置具有電極間隙自動定位功能，機械部分采用了滑動摩擦矩形導軌來導向，采用高分辨率混合式步進電機作為驅動元件，采用滾珠絲杠傳動，減小摩擦，保證其傳動精度。控制部分采用PLC閉環控制，以PLC控制器為核心，包括步進電機、位移傳感器、24V直流電源及人機界面文本顯示器等部件。在電解過程中，隨著砂輪的磨損，砂輪和電極的間隙即被控量會發生改變，位移傳感器將被控量檢測傳遞給單片機，PLC控制器根據預設值，通過執行機構步進電機驅動滾珠絲杠帶動微調機構調整被控量，再通過位移傳感器將調整位置信息反饋給PLC控制器，實現閉環控制，使其具有電極間隙自動定位功能，通過文本顯示器實時顯示被控量。

本實用新型的有益效果是，步進電機主軸直接作為滾珠絲杠的螺桿，同時采用滾珠絲杠直接驅動微調機構，傳動結構緊湊，占用機床空間小，可以實現電極間隙微調；采用滑動摩擦矩形導軌來導向，導向精度高，從而確保電極與砂輪間隙的均勻性；采用PLC閉環控制，實現在磨削加工過程中，電極與砂輪間隙的自動定位調整，減小加工過程中人為因素的影響，從而滿足大尺寸或大磨削余量工件的加工要求，優化ELID磨削加工工藝系統的整體性能；電解裝置采用PLC閉環控制，可靠性好，精確度高，為實現ELID磨削專用數控機床的開發研究奠定基礎。

附圖說明

圖1ELID磨削在線電解裝置閉環控制原理圖；

圖2ELID磨削在線電解裝置結構示意圖；