[发明专利]一种电解超声磁粒复合研磨光整加工曲轴系统及方法

说明书

本发明涉及磁粒研磨技术领域，尤其涉及一种电解超声磁粒复合研磨光整加工曲轴系统及方法。超声振动装置与曲轴一端相连，驱动装置与曲轴另一端相连，并带动其旋转，横向进给装置带动磁粒研磨随动装置沿曲轴轴线往复移动，磁粒研磨随动装置与磁刷相连，磁粒研磨随动装置使得磁刷跟随着要研磨的曲轴表面；电化学反应装置的铜棒与喷嘴固接在磁刷上，电解槽通过管路与铜棒及喷嘴相连，铜棒与电解抛光仪直流电源的负极相连，直流电源的正极与碳刷组件的碳刷相连，碳刷抵在曲轴上。电化学光整加工与轴向超声振动辅助磁粒研磨光整加工相结合，实现对硬质合金曲轴的光整加工，显著提高了加工效率和表面质量。

技术领域

本发明涉及磁粒研磨技术领域，尤其涉及一种电解超声磁粒复合研磨光整加工曲轴系统及方法。

背景技术

超精密加工技术是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一，现已成为机械制造业中最重要的一部分。作为发动机中最主要零件之一，曲轴的精密程度直接决定这发动机的性能，尤其是在高精度、高速领域。而曲轴的表面质量又决定了曲轴的精密程度。因此，由于高速、高精度领域对于曲轴的精度日益苛刻的要求，精密曲轴的超精密研磨加工受到了越来越高的重视。而精密曲轴加工技术作为曲轴精密加工的最有效技术手段之一，在近年来也引起了超精密加工研究领域的广泛关注和重视。目前，国际上工业技术发达的国家超精密加工研究与应用水平远远超过我国，我国现在虽然有数量庞大的精密加工企业，但是多数工厂只能完成简单的研磨加工，并且还存在工件表面质量差等问题，因此研制出具有自主知识产权的精密曲轴加工装置具有重大的意义。

曲轴是发动机中最重要的部件，它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩，通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用，因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴径表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。曲轴成型后，为了使得曲轴的尺寸满足一定精度要求，需要对曲轴磨削加工主要是对曲轴的连杆轴径，主轴颈进行磨削加工。

传统电化学光整加工是利用金属阳极电化学溶解的原理，表面形成的钝化膜在外部流场的作用下被整平，且加工时不受工件材质和表面硬度的制约；但影响电化学光整加工质量的因素很多，且随着光整加工的进行，整平效果趋于平缓：传统磁粒研磨光整加工具有自适应性强、自锐性好、柔性加工等优点，被广泛应用于平面、内外圆表面、复杂磨具型腔的光整加工，但加工较硬材料时磨料使用寿命较短，致使研磨效率不高。

磁粒研磨法具有自锐性和研磨精度高等优点，且磁粒研磨本身属于一种微量切削加工方式，在实现降低工件表面粗糙度提高表面质量的同时，保证了工件加工区域的形状精度。

超声振动加工为超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动，通过振幅扩大棒(变幅杆)使固定在变幅杆端部的工具振产生超声波振动，迫使磨料悬浮液高速地不断撞击、抛磨被加工表面使工件成型。超声加工在几十年里的到了迅猛发展，尤其是在难加工材料领域解决了很多关键的工艺问题，取得了良好的效果。难加工材料促进了超声加工技术的发展，从而进一步促进了新材料的发展，可以预测，超声加工技术的应用将会越来越广泛。

现有技术中，曲轴通常采用专用磨床进行磨削。专用磨床加工曲轴及非标轴类的时候，砂轮及砂带有效加工区域有限制，只能二维加工对应的轴面；专用磨床具有结构复杂、操作繁琐、设备昂贵等缺点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电解超声磁粒复合研磨光整加工曲轴系统及方法。电化学光整加工与轴向超声振动辅助磁粒研磨光整加工相结合，实现对硬质合金曲轴的光整加工，显著提高了加工效率和表面质量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：