專利名稱：電化學機械軸類零件光整與修形復合加工工藝與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一種具有可控非均勻機械作用的電化學機械加工對軸類零件進行光整與修形復合加工的工藝與裝置。
背景技術：
光整加工技術通過改善零件表面質(zhì)量，來提高零件使用性能和壽命。傳統(tǒng)上，光整加工的主要目的局限在改善零件表面質(zhì)量，隨著光整加工技術發(fā)展和實際生產(chǎn)的需要，通過在光整過程中同時進行非均勻材料去除實現(xiàn)光整和成型相復合的加工技術逐漸受到重視。光整和成型加工相復合，能減少加工工序，提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。電化學機械光整加工是光整加工技術領域的重要方法之一，通過電化學作用與機械作用相復合實現(xiàn)零件表面整平和材料去除，其突出優(yōu)點是在不更換磨料前提下，可在一道工序內(nèi)將表面粗糙度從Ra3. 2 μ m左右降至小于RaO. 02 μ m。在電化學機械光整加工過程中，通過控制工藝參數(shù)，實現(xiàn)光整加工過程中同時完成零件成型，可以充分發(fā)揮電化學機械加工的技術潛力?，F(xiàn)有電化學機械加工實現(xiàn)光整和成型加工相復合，實現(xiàn)零件成型的研究一般通過控制電化學作用實現(xiàn)，控制電化學作用有三種方法1)采用時變電場，即在電場移動過程中，在不同加工部位，電場強弱發(fā)生改變，使得去除量發(fā)生改變實現(xiàn)成型；2)控制電化學反應時間，即在電場移動過程中，在不同加工部位，電場停留時間發(fā)生改變，進而改變?nèi)コ繉崿F(xiàn)成型；3)改變陰極形狀，使得陰陽極極間間隙形成非均勻間隙分布，進而形成非均勻電場分布，改變?nèi)コ繉崿F(xiàn)成型。通過時變電場和控制電化學作用時間實現(xiàn)成型時，在加工過程中陰極必須有軸向運動，工藝系統(tǒng)復雜，對于軋輥等長軸類零件比較適合，但是，對于軸向長度較小的零件就不適合。另外，電化學機械加工的電化學參數(shù)存在最佳范圍，采用時變電場方法需要改變電參數(shù)范圍，成型尺寸范圍受到電參數(shù)調(diào)整范圍的限制。機械零部件例如軸承、齒輪等的一個重要幾何特征是軸向尺寸較小，通過非均勻間隙形成非均勻電場分布，實現(xiàn)方式簡單，具有優(yōu)越性。但是，受工藝機理限制，非均勻間隙分布的成形形狀準確性不容易保證，這主要由兩方面原因造成。一方面是可控參數(shù)范圍小。非均勻間隙形成非均勻電場分布時，去除量差異完全依賴于極間間隙差別，對于光整過程中實現(xiàn)的成形，尺寸范圍一般比較小，由于成形范圍本身比較小，陰極間隙分布差值也比較小，因而陰極間隙分布差值的微小變動會對零件的成形造成顯著影響，不利于試件的精確成形。另一方面是電場分布狀態(tài)實時變化。與電解加工技術相區(qū)別，電化學及其機械復合光整加工的陰陽極位置通常相對固定，在加工過程中，由于陽極形狀實時變化，導致極間電場實時變化，因此陽極零件的形狀難以實現(xiàn)準確控制。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明公開了一種具有可控非均勻機械作用的電化學機械軸類零件光整與修形復合加工工藝與裝置，用以在軸類零件光整加工過程中同時實現(xiàn)修形。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是在電化學作用一端，陰陽極極間間隙為均勻間隙，陰極在加工過程中位置不動；在機械作用一端，利用刮膜工具轉(zhuǎn)速、對零件表面壓力的調(diào)整，實現(xiàn)機械作用強弱的調(diào)整，達到控制去除量分布目的。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)為伺服電機a連接并控制滑臺a，伺服電機b連接并控制滑臺 b，并且伺服電機b安裝在滑臺a上，滑臺b連接彈性機構(gòu)，彈性機構(gòu)與刮膜工具接觸，伺服電機c連接并控制刮膜工具旋轉(zhuǎn)，彈性機構(gòu)與滑臺b之間設置有壓力檢測機構(gòu)，滑臺a旁邊設置有位置檢測機構(gòu)，壓力檢測機構(gòu)、位置檢測機構(gòu)都接到控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)控制整個系統(tǒng)裝置進行加工。在工件加工部位，包括工件部分、陰極部分和刮膜工具部分。工件部分的待加工工件可以是不同的零件，例如軸承內(nèi)環(huán)或軸承滾子；陰極部分寬度與工件寬度一致，與工件相對安裝；刮膜工具為圓柱形油石或套在圓形工具上的砂帶，刮膜工具軸線與工件軸線交錯 90°安裝，使刮膜工具與工件表面理論上為點接觸，實現(xiàn)機械刮膜作用在陽極表面上的精確定位。加工時，工件接通電源正極，陰極接通電源負極。正極或負極接出端設置電流計， 正負極接出線之間設置電壓計。裝置進行加工時，通過三臺伺服電機控制三個運動分別實現(xiàn)刮膜工具壓力、刮膜工具移送速度、刮膜工具轉(zhuǎn)速等的控制。對刮膜工具壓力控制伺服電機b控制滑臺b使得彈性機構(gòu)彈力產(chǎn)生不同，實現(xiàn)刮膜工具在工件表面壓力的差異，伺服電機b與伺服電機a的配合實現(xiàn)刮膜工具在工件表面不同位置壓力的不同，此時伺服電機c為恒速轉(zhuǎn)動。對刮膜工具移送速度控制伺服電機a控制滑臺a使得刮膜工具移送速度不同，此時伺服電機b不轉(zhuǎn)動，伺服電機c為恒速轉(zhuǎn)動。對刮膜工具轉(zhuǎn)速控制伺服電機c控制刮膜工具轉(zhuǎn)動速度，伺服電機a與伺服電機 c配合使得刮膜工具在工件表面不同位置轉(zhuǎn)速不同，此時伺服電機b不轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的有益效果是通過以上三方面機械作用工藝參數(shù)的控制，使得工件表面的去除量產(chǎn)生變化，達到去除量在加工過程中的非均勻分布，實現(xiàn)光整過程中完成零件成形。


本發(fā)明有3幅附圖。圖1為本發(fā)明工件加工部位的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為圖2的局部A向視圖。1.伺服電機a，2.伺服電機b，3.伺服電機c，4.滑臺a，5.滑臺b，6.控制系統(tǒng)， 7.位置檢測機構(gòu)，8.壓力檢測機構(gòu)，9.彈性機構(gòu)，10.工件，11.陰極，12.電壓計，13.電流計，14.電源，15.刮膜工具。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖中，伺服電機al連接并控制滑臺a4，伺服電機M連接并控制滑臺b5，并且伺服電機Μ安裝在滑臺a4上，滑臺沾連接彈性機構(gòu)9，彈性機構(gòu)9與刮膜工具15連結(jié)，伺服電機c3連接并控制刮膜工具15旋轉(zhuǎn)，彈性機構(gòu)9與滑臺沾之間設置有壓力檢測機構(gòu)8，滑臺 a4旁邊設置有位置檢測機構(gòu)7，以檢測滑臺沿工件軸向的位置。壓力檢測機構(gòu)8、位置檢測機構(gòu)7都接到控制系統(tǒng)6?？刂葡到y(tǒng)6控制整個系統(tǒng)裝置進行加工。在工件加工部位，包括工件10部分、陰極11部分和刮膜工具15部分。工件10可以是軸承內(nèi)環(huán)或軸承滾子；陰極11寬度與工件10寬度一致，與工件相對安裝；刮膜工具15 為圓柱形油石或套在圓形工具上的砂帶，刮膜工具15軸線與工件10軸線交錯90°安裝，使刮膜工具15與工件10表面理論上為點接觸，實現(xiàn)刮膜工具15的機械刮膜作用在陽極表面上的精確定位。加工時，工件10接通電源正極，陰極11接通電源負極。負極接出端設置電流計13，正負極接出線之間設置電壓計12。刮膜工具15沿工件10軸向移動時的位置控制采用伺服電機al帶動絲杠螺母機構(gòu)控制，絲杠與伺服電機al的軸采用連軸器連接，螺母與滑臺a4連接。刮膜工具15對工件10的壓力采用伺服電機1^2帶動絲杠螺母機構(gòu)控制，伺服電機 b2安裝于滑臺a4上，伺服電機Μ與絲杠采用連軸器連接，連軸器為非導電材料，螺母與滑臺b5連接。刮膜工具15自身的轉(zhuǎn)動直接由伺服電機c3驅(qū)動，伺服電機c3與機械刮膜工具15 采用連軸器連接，連軸器為非導電材料。裝置進行加工時，通過三臺伺服電機控制三個運動分別實現(xiàn)刮膜工具壓力、刮膜工具移送速度、刮膜工具轉(zhuǎn)速等的控制。對刮膜工具壓力的控制伺服電機1^2控制滑臺沾使得彈性機構(gòu)9的彈力產(chǎn)生不同，實現(xiàn)刮膜工具15在工件10表面壓力的差異，伺服電機1^2與伺服電機al的配合實現(xiàn)刮膜工具15在工件10表面不同位置壓力的不同，此時伺服電機c3為恒速轉(zhuǎn)動。對刮膜工具移送速度控制伺服電機al控制滑臺a4使得刮膜工具15移送速度不同，此時伺服電機1^2不轉(zhuǎn)動，伺服電機c3為恒速轉(zhuǎn)動。對刮膜工具轉(zhuǎn)速控制伺服電機c3控制刮膜工具15轉(zhuǎn)動速度，伺服電機al與伺服電機c3配合使得刮膜工具15在工件表面不同位置轉(zhuǎn)速不同，此時伺服電機1^2不轉(zhuǎn)動。通過以上三方面機械作用工藝參數(shù)的控制，使得工件表面的去除量產(chǎn)生變化，達到去除量在加工過程中非均勻分布，實現(xiàn)光整過程中完成零件成形。以上所述，為本發(fā)明對于軸類零件通用的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于軸類零件，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的提出的非均勻機械作用調(diào)控去除量非均勻分布的技術方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電化學機械軸類零件光整與修形復合加工裝置，其特征在于伺服電機a(l)連接并控制滑臺乂4)，伺服電機b (2)連接并控制滑臺b (5)，并且伺服電機b (2)安裝在滑臺 a(4)上，滑臺b(5)連接彈性機構(gòu)(9)，彈性機構(gòu)(9)與刮膜工具(15)接觸，伺服電機c(3) 連接并控制刮膜工具(15)旋轉(zhuǎn)，彈性機構(gòu)(9)與滑臺b(5)之間設置有壓力檢測機構(gòu)(8)， 滑臺a(4)旁邊設置有位置檢測機構(gòu)(7)，壓力檢測機構(gòu)(8)、位置檢測機構(gòu)(7)都接到控制系統(tǒng)(6)；控制系統(tǒng)(6)控制整個裝置進行加工；在工件加工部位，包括工件(10)部分、陰極(11)部分和刮膜工具(15)部分；陰極(11)寬度與工件(10)寬度一致，與工件相對安裝；刮膜工具(15)軸線與工件(10)軸線交錯90°安裝，使刮膜工具(15)與工件(10)表面為點接觸；工件(10)接通電源正極，陰極(11)接通電源負極；正極或負極接出端設置電流計(13)，正負極接出線之間設置電壓計(12)。
2.一種利用權(quán)利要求1所述裝置的電化學機械軸類零件光整與修形復合加工工藝，其特征在于裝置進行加工時，通過三臺伺服電機控制三個運動分別實現(xiàn)刮膜工具壓力、刮膜工具移送速度、刮膜工具轉(zhuǎn)速等的控制；所述的對刮膜工具壓力控制的具體工藝為伺服電機bO)控制滑臺b 使得彈性機構(gòu)(9)彈力產(chǎn)生不同，實現(xiàn)刮膜工具(15)在工件(10)表面壓力的差異，伺服電機b(2)與伺服電機a(l)的配合實現(xiàn)刮膜工具(15)在工件(10)表面不同位置壓力的不同，此時伺服電機c (3)為恒速轉(zhuǎn)動；所述的對刮膜工具移送速度控制的具體工藝為伺服電機a(l)控制滑臺a(4)使得刮膜工具(1 移送速度不同，此時伺服電機bO)不轉(zhuǎn)動，伺服電機cC3)為恒速轉(zhuǎn)動；所述的對刮膜工具轉(zhuǎn)速控制的具體工藝為伺服電機c (3)控制刮膜工具(15)轉(zhuǎn)動速度，伺服電機 a(l)與伺服電機c(3)配合使得刮膜工具(15)在工件表面不同位置轉(zhuǎn)速不同，此時伺服電機b⑵不轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種具有可控非均勻機械作用的電化學機械軸類零件光整與修形復合加工工藝與裝置，用以在軸類零件光整加工過程中同時實現(xiàn)修形。在電化學作用一端，陰陽極極間間隙為均勻間隙，陰極在加工過程中位置不動；在機械作用一端，利用刮膜工具轉(zhuǎn)速、對零件表面壓力的調(diào)整，實現(xiàn)機械作用強弱的調(diào)整，達到控制去除量分布目的。本發(fā)明通過三方面機械作用工藝參數(shù)的控制，使得工件表面的去除量產(chǎn)生變化，達到去除量在加工過程中非均勻分布，實現(xiàn)光整過程中完成零件成形。
文檔編號B23H5/06GK102189303SQ20101025956
公開日2011年9月21日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者龐桂兵, 徐文驥 申請人:大連工業(yè)大學