[发明专利]适合于小孔内圆超声复合磨削用砂轮在线修整实验系统

说明书

技术领域

本发明属于硬脆材料高效镜面磨削加工技术领域，尤其涉及一种适合于小孔内圆超声复合磨削用砂轮在线修整实验系统。

背景技术

硬脆材料镜面高效加工技术作为超精密加工技术的一个重要分支，对发展航空航天、国防军工、信息、微电子与光电子等尖端科学技术具有重要意义。

近几十年来在国际上最为引人注目的镜面加工技术就是在线电解修整（electrolytic in-process dressing，ELID）镜面磨削技术。ELID磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用和金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化物绝缘层对电解抑制作用的动态平衡，对砂轮进行连续修锐修整，使砂轮磨粒获得恒定的突出量，从而实现稳定、可控、最佳的磨削过程。ELID磨削技术以其精度高、表面质量好、加工装置简单及加工适应性广等特点，在电子、机械、光学、仪表、汽车等超精密加工领域取得了广泛的应用。据相关报道ELID磨削表面粗糙度可达几个埃，一定程度上可替代研磨和抛光。然而，在ELID磨削过程中，为了获得高精度低表面粗糙度的表面常采用粒度极其微细的磨粒，这样又常常造成砂轮堵塞、加工效率低、成本较高等，因此如何减少砂轮堵塞、获得更高的加工效率、降低加工成本等一直是该领域研究的主要问题，也成为ELID磨削技术进一步提高的瓶颈。

大量文献表明，在硬脆材料的加工中引入超声波振动，不仅能够大幅度提高磨削效率，而且能有效地改善陶瓷磨削表面质量。超声磨削时由于砂轮和工件表面间有微小的间隙，磨削液容易进入，切屑容易排出，可有效防止砂轮堵塞，提高加工效率，降低加工成本。在本申请人以前提出的超声ELID复合磨削方面的专利文件中，只适合于磨削砂轮的离线修整，不能真正实现砂轮的在线修整磨削，为了适应硬脆材料小孔的内圆磨削，超声ELID复合磨削相关技术亟需得到改进。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种适合于小孔内圆超声复合磨削用砂轮在线修整实验系统，该装置能够实现超声振动与ELID磨削技术的复合，同时又能对砂轮的ELID在线修整，形成一种多工艺复合的高效镜面加工技术，该装置安装在立式数控加工中心上，利用工作台的移动和工件的旋转功能，实现磨削加工技术。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：适合于小孔内圆超声复合磨削用砂轮在线修整实验系统，包括机床工作台1、机床主轴8和设在机床侧面的精密过滤油雾润滑装置56，机床主轴8垂直设在机床工作台1上方，机床工作台1上设有具有可变频调速的砂轮整形装置2、砂轮ELID粗修锐装置3和工件装夹及旋转装置11，机床主轴8上设有超声振动刀具装置9，机床主轴8外设有可与机床主轴8同步上下移动的固定架7，固定架7中部外侧设有ELID在线修锐装置6，固定架7下部外侧设有上感应盘5和下感应盘4。

所述ELID在线修锐装置6包括阳极碳刷38、支撑架39、紧固圈40、紧箍环41和阴极电极42，紧固圈40通过紧箍环41固定设在固定架7上，紧箍圈40内圈设有一层与超声振动刀具装置9绝缘的绝缘胶层，超声振动刀具装置9包括连接体44、换能器45、变幅杆43和设在变幅杆43下端的砂轮10，支撑架39设在紧固圈40外圈两侧，下感应盘4内部左侧设有阳极导线53，支撑架39下端一侧安装有与阳极导线53连接的阳极碳刷38，阳极碳刷38与变幅杆43接触，下感应盘4内部右侧设有阴极导线54，支撑架39下端另一侧安装有阴极电极42，阴极电极42与砂轮10接触，阴极电极42横截面为圆心角度为60°的圆弧结构，阴极电极42高度与砂轮10高度相同，阴极电极42右侧弧面与砂轮10左侧表面之间的间隙为1.0～1.5mm，阳极导线53和ELID电源正极连接，阴极导线54和ELID电源负极连接；

机床主轴8的下端部同轴连接有刀柄50，刀柄50的上部呈上小下大的圆锥形结构，连接体44上端设有限位孔，刀柄50下端插设在连接体44内的限位孔内，刀柄50的中心由上而下设有一条通孔49，通孔49的上部用于与机床主轴8连接，通孔49由下端向上穿设有与通孔49螺纹连接的连接螺栓47，连接螺栓47的头部通过垫片48与连接体44顶压配合，刀柄50的侧面下部设有环形套52，环形套52径向设有用于连接刀柄50和连接体44的紧固螺钉51，下感应盘4通过固定螺钉46套设在连接体44外部，上感应盘5和下感应盘4均水平设置且上感应盘5和下感应盘4的间距为1mm-2mm，换能器45和变幅杆43设在连接体44内，换能器45的下端与变幅杆43连接，变幅杆43下端伸出连接体44，连接体44下端通过连接螺钉55和变幅杆43上的法兰盘连接。