[发明专利]基于双电解作用的表面磨削方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双电解作用的表面磨削方法及其设备。

背景技术

随着工业的快速发展，各行业对机械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工往往作为机械加工的终极环节，其加工性能直接影响到工件的加工质量，因此磨削加工在整个加工业中的地位日益提高。在现有机床设备的条件下，利用传统的磨削加工方法其加工精度和加工效率难以大幅度提高，如何采用新工艺，新技术，高精度、高效率、低成本地完成磨削过程，成为磨削加工的主要任务，同时也成为提高精加工领域竞争的主要手段。

例如轴承滚道是轴承的主要工作面，对于高性能滚动轴承而言，其滚道在具有高形状精度的同时，必须具有抗磨损、低摩擦系数和高疲劳强度等特性，因此，轴承滚道必须具有非常光滑的表面和高表面完整性。轴承滚道的传统加工工序是：毛坯成型—车削—软磨精整—热处理—磨削—滚道表面超精研。精磨阶段，由于磨削力和磨削热的作用，易形成表面变质层，直接影响了轴承的性能及寿命。因此，还需要对滚道进行两道超精研加工，以进一步去除加工变质层及改善表面粗糙度和形状精度。由于工艺过程复杂，影响加工效率和加工质量的因素众多，工艺条件难以保持一致，从而造成滚道的加工精度和精度一致性难以保证。

超精密磨削技术就是为适应高精度高表面质量的加工需要而发展起来的，超精密磨削具有较高的加工效率并可获得高度的镜面，具有很大的发展潜力。目前比较常用而且能够得到很好表面质量的加工方法是在线电解修整（ELID）磨削方法、电化学（电解）磨削（ECG）方法。在线电解修整磨削方法（ELID）的原理是在磨削过程中利用电解作用对金属结合剂砂轮进行在线的精细修整，从而获得极高的加工精度和表面质量。但在进行切入式磨削时不够稳定，加工效率不高，而且磨削时形成的钢屑嵌入砂轮表面，导致无法对砂轮结合剂进行有效电解，进而影响磨削效率和表面质量。电化学磨削（ECG）的优势是能在一道工序内将工件表面粗糙度大幅降低，而且电化学（电解）磨削加工既可保证良好的加工精度和表面质量，又可获得较高的加工效率。但是在加工过程中砂轮表面磨粒不能保持良好的等高性，会导致因磨削深度不易精确控制而造成的过磨削现象。另外，砂轮磨损后需要离线修整，影响了加工效率。

发明内容

针对目前的在线电解修整（ELID）磨削装置、电化学（电解）磨削（ECG）装置在加工过程中砂轮表面磨粒不能保持良好的等高性，会导致因磨削深度不易精确控制而造成的过磨削的问题，本发明提出了一种能实现工件表面的高质量、高精度、高一致性和高效率的基于双电解作用的表面磨削方法及其设备。

基于双电解作用的表面磨削方法，包括以下步骤：

（1）将电源的阴极分别与工件电解修整装置和砂轮电解修整装置连接、电源的阳极分别与工件和砂轮连接，使得工件和砂轮同时作为电解对象，砂轮和工件作为阳极、工件电解修整装置和砂轮电解修整装置作为阴极；

（2）在电解液供给装置中加入足量的电解液；

（3）开启整个设备，在控制器中设定好工件的加工条件后运行整个设备，对砂轮实行在线电解修整（ELID）的同时对工件表面实行电化学磨削（ECG）：电解液供给装置的出液口不断流出的电解液覆盖到砂轮和工件表面，砂轮与工件表面均形成一层氧化膜后通过砂轮与工件的机械摩擦作用，使得砂轮和工件表面的氧化膜不断更新，从而对工件的表面进行磨削。

整个设备的加工条件为：电解液经1:50稀释，砂轮转速调到1050rpm、工件转速100rpm，设备的电压为120V、电流为48A，电解液的供给量为20-30L/min。

按照本发明所述的方法构建的设备，其特征在于：包括电化学磨削模块（EMG）、在线电解修整模块（ELID）、电源、电解液供给装置和控制器，所述的电化学磨削模块包括工件安装架、工件电解修整装置和工件驱动装置；所述的在线电解修整模块包括砂轮、砂轮电解修整装置和砂轮驱动装置，所述的砂轮的外圆与工件的外圆相切；所述的电解液供给装置设置多个出液口，所述的工件与砂轮的接触点处上方、所述的工件电解修整装置与工件接触处上方以及砂轮电解修整装置与砂轮接触处上方均排布出液口；所述的电源的阴极分别与所述的工件电解修整装置和所述的砂轮电解修整装置连接、所述的电源的阳极分别与所述的工件和所述的砂轮连接；所述的工件驱动装置与所述的砂轮驱动装置均受控于所述的控制器。

所述的工件电解修整装置与所述的工件外圆间隙匹配、所述的砂轮电解修整装置与所述的砂轮外圆间隙匹配。