[發明專利]一種超聲振動輔助雙電解外圓磨削系統及方法

在審

• 申請號: 202210611528.7
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115922456A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 賈曉鳳;張歡;毛祥善;趙飛;侯綠原;柴藝;張躍智
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: B24B5/04
• 分類號: B24B5/04;B24B41/06;B24B1/04;B24B1/00;B23H5/08
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

本發明公開了一種超聲振動輔助雙電解外圓磨削系統及方法，包括電火花整形模塊、超聲振動模塊、雙電解磨削模塊、高頻脈沖電源模塊，工作臺上設置有雙電解磨削模塊，雙電解磨削模塊中砂輪外圓和工件外圓相切處形成磨削區域，2臺高頻脈沖電源的正極分別與工件和砂輪相連接、負極分別與工件銅電極和砂輪銅電極相連接，使得工件和金屬結合劑砂輪同時作為陽極電解對象，形成2處電化學作用區域。本發明將超聲振動輔助加工技術與電解磨削技術有效結合，在保證加工精度要求的前提下，可同時提高砂輪的自銳性和工件的可加工性，從而達到精密、高效的加工要求，本發明適用于高強度、高硬度、熱敏性、脆性等難加工的金屬材料的高效精密加工。

技術領域

本發明涉及精密超精密技術領域，尤其涉及一種超聲振動輔助雙電解外圓磨削系統及方法。

背景技術

目前，隨著科技的進步，航空航天、新能源及精密工程領域對如鈦合金、鎳基高溫合金、硬質合金等難加工金屬材料的成型零部件的加工質量和服役性能提出了嚴苛的要求。傳統的機械加工方法雖然應用范圍廣、工藝簡單，在加工過程中存在加工成本高、可加工性差等問題，特別是加工表面不可避免地產生宏觀/微觀裂紋、表面變質層等加工損傷，需要結合后續的光整加工去除表面缺陷，已經無法滿足現階段高端零部件高效高質的加工要求。超聲振動輔助加工、電解加工、磨料水射流加工、機械化學拋光、電火花加工和激光加工等特種加工技術已經得到深入研究并成功應用于實際加工中。這些加工方式均有其各自的優勢與不足：超聲振動輔助加工雖然可以獲得較小的切削力、較低的切削熱、較高的加工效率，但對于普通機床的改造較難，改造后超聲振動輔助加工機床的聲學系統振動穩定性較難保證；線切割工藝存在材料損耗大、效率低等缺點；高壓水射流切割依靠高壓水射流中的超硬磨粒高速沖擊工件實現材料去除，去除過程無熱影響，不會造成材料的組織結構變化或變質，但易引起崩邊等結構缺陷及損傷，分辨率大于0.5mm，不夠精密；電火花加工利用工具和電極之間的電火花產生局部高溫、高壓對材料進行蝕除，加工表面裂紋較小，但存在易產生變質層、放電難以控制、電能利用率低以及環境污染等問題；激光加工雖然不存在工具磨損問題，但熱影響嚴重，成型工件表面微裂紋難以控制，熱能量輸入易造成表面層損傷，進而影響工件性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種超聲振動輔助雙電解外圓磨削系統及方法，能夠將超聲振動輔助加工技術與電解磨削技術進行優勢互補，實現難加工金屬材料的高效、鏡面加工。

本發明采用的技術方案為：

一種超聲振動輔助雙電解外圓磨削系統，包括在機床工作臺1左側用于保證砂輪2表面形狀精度的電火花整形模塊Ⅰ、設置在機床主軸7上用于實現砂輪2縱向振動或縱扭復合振動的超聲振動模塊Ⅱ、設置在機床工作臺1右側的用于實現砂輪2和工件12同時發生電化學反應的雙電解磨削模塊Ⅲ和用于提供脈沖電源的高頻脈沖電源模塊Ⅳ；

所述高頻脈沖電源模塊Ⅳ包括為電火花整形模塊Ⅰ提供高頻脈沖電源的第一高頻脈沖電源a、為雙電解磨削模塊Ⅲ提供高頻脈沖電源的第二高頻脈沖電源b和第三高頻脈沖電源c；

所述雙電解磨削模塊Ⅲ包括砂輪電解修整裝置8、多出口電解液供給裝置5、砂輪2、工件12、工件陽極碳刷裝置11、工件電解修整裝置10、工件夾持裝置13和工件驅動裝置14；所述的工件12通過工件加持裝置13進行固定，工件驅動裝置14設置在工件加持裝置13的底部用于驅動工件加持裝置13旋轉；

所述砂輪電解修整裝置8，包括砂輪陽極彈簧碳刷6、、第一彈簧碳刷架8-12、砂輪銅電極8-10、第一高精度輕量步進電機8-7、第一絕緣板8-8、第一絕緣件和第一可調式絕緣支撐架，所述第一可調式絕緣支撐架包括直角彎頭8-1、第一可移動絕緣套筒8-4和直角陰極支撐架8-6。位于第一可調式絕緣支撐架上端處的直角彎頭8-1與機床主軸7固定；所述砂輪陽極彈簧碳刷6水平設置在第一可調式絕緣支撐架的一側，第一高精度輕量步進電機8-7水平設置在第一可調式絕緣支撐架的同一側，且在砂輪陽極彈簧碳刷6正下方，所述砂輪銅電極8-10通過第一絕緣件固定設置在第一高精度輕量步進電機8-7的輸出端，所述第二高頻脈沖電源b的正極與砂輪陽極彈簧碳刷6連接，負極與砂輪銅電極8-10連接；