[发明专利]一种微尺度磨削在线电解修整装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及微尺度磨削的砂轮修整技术应用领域，特指适用于一种采用微尺度磨削金属结合剂的金刚石砂轮的微尺度磨削在线电解修整装置及其方法。

背景技术

随着科学技术的进步，各种工程陶瓷、石英、玻璃等硬脆材料的高精度、微尺度产品在许多的领域（包括航空航天，国防，生物，MEMS等）有着越来越大的需求。这些微产品主要指微小尺寸的零件和具备微小的尺寸特征的产品，包括各种微小的驱动器，传感器，生物医疗设备，半导体芯片等等。这些产品已成为其应用领域的核心部件，发挥着巨大的作用。

硬脆材料的加工比一般材料要困难得多, 磨削作为最高效的加工手段被广泛应用在硬脆瓷材料的加工中。目前，应用微磨削方法来获得高精度微零件特征及表面质量已取得了许多成果。Morgan等对硬质合金进行微磨削加工，并获得Ra=5.1nm 的零件表面，证明微磨削方法对于提高微零件尤其是脆硬材料有着显著的效果。微尺度磨削方法主要指使用直径小于1mm的微型磨棒对材料直接进行机械去除加工并形成所需形貌，是目前作为实现硬脆材料的微零件和微结构元件的高精度和高表面质量的重要实现方法。在微尺度磨削过程中，微结构的表面微小结构形状会严重制约金刚石砂轮的几何外形尺寸，因此砂轮通常具有微小的轮廓结构，导致砂轮在磨削过程中很容易发生磨损，这样砂轮的修整显得很重要，而现有技术中，精密修整砂轮需人工在磨床上拆下砂轮，在其他地方进行修整，整修完后再安装上磨床，这种方法费事又费力，难以使用于硬脆材料磨削金刚石砂轮的精密修整。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种可一次定位实现工件双面加工，且免除翻转工件步骤的双头仿形铣。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种微尺度磨削在线电解修整装置，包括：脉冲电源、激光测微仪、砂轮、计算机、数控系统、三维数控平台和旋转电极；所述脉冲电源负极连接激光测微仪，正极连接所述旋转电极；所述激光测微仪位于砂轮上方；所述激光测微仪与计算机连接，计算机与数控系统连接，数控系统与三维数控平台连接，三维数控平台与旋转电极连接。

本发明中所述三维数控平台设有精度为1um的光栅，采用光栅提高了三维数控平台的精度。

本发明中所述旋转电极优选采用紫铜制成。

本发明中所述砂轮为金刚石砂轮。

本发明还公开了一种微尺度磨削在线电解修整方法，该方法的具体步骤如下：采用上述的微尺度磨削在线电解修整装置，该装置中的所述激光测微仪在线测量砂轮的回转精度，并将测量的砂轮的回转精度传递至计算机，计算机对砂轮的回转精度进行处理和分析，得出砂轮的回转误差，然后将回转误差送入数控系统进行插补运算，由插补运算的结果控制三维数控平台带动旋转电极沿着砂轮的轴向轮廓做插补运动，同时砂轮垂直向下缓慢给进，不断地使旋转电极和砂轮的金属结合剂之间产生脉冲电火花，通过放电来修整砂轮。本发明所述方法在修整过程中，砂轮表面与旋转电极间的间隙随砂轮的转动不断变化，而脉冲放电火花只会蚀除砂轮与电极的间隙最小处结合剂，因此随着加工的持续进行，砂轮安装和磨损产生的偏心和跳动会不断减小，最终达到了砂轮精密修形和修锐的目的，而通过改变数控轨迹，就可以实现不同形状砂轮的修整。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用电解技术，从微尺度上实现了对砂轮的修整，克服传统方法难以使用于硬脆材料磨削砂轮的精密修整难上的不足，特别是对于金刚石砂轮。

2、本发明中利用计算机控制的精密的三维数控平台，可以方便、准确地将旋转电极移动到砂轮修整所需要的位置，简单，精确，快捷。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例

如图1所示的一种微尺度磨削在线电解修整装置，包括：脉冲电源1、激光测微仪2、砂轮3、计算机4、数控系统5、三维数控平台6和旋转电极7。

上述各部件的连接关系如下：所述脉冲电源1负极连接激光测微仪2，正极连接所述旋转电极7；所述激光测微仪2位于砂轮3上方；所述激光测微仪2与计算机4连接，计算机4与数控系统5连接，数控系统5与三维数控平台6连接， 三维数控平台6与旋转电极7连接。

采用所述微尺度磨削在线电解修整装置的修整砂轮的过程如下：该装置中的所述激光测微仪2首先在线测量砂轮3的回转精度，并将测量的砂轮的回转精度传递至计算机4，计算机4对砂轮的回转精度进行处理和分析，得出砂轮3的回转误差，然后将回转误差送入数控系统5进行插补运算，由插补运算的结果控制三维数控平台6带动旋转电极7沿着砂轮3的轴向轮廓做插补运动，同时砂轮3垂直向下缓慢给进，不断地使旋转电极7和砂轮3的金属结合剂之间产生脉冲电火花，通过放电来修整砂轮。