專利名稱：適用于高速在線電解修銳磨削的陰極裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于高速在線電解修銳磨削的陰極裝置。
背景技術：
在硬脆難加工材料的高效磨削和精密磨削中，金屬結合劑超硬磨粒砂輪扮演著重要的角色。但是，金屬結合劑超硬磨料砂輪的自銳性差、容易堵塞、在磨削加工中易產生由砂輪偏心引起的激振力，因而影響磨削過程的穩(wěn)定性和磨削表面質量，為此，需要定期對砂輪進行修銳。由于其堅硬的結合劑給砂輪的修銳帶來了極大的困難，存在修銳時間長、難度大、效率低等特點。自日本理化研究所的學者大森整提出ELID(Electrolytic In-process Dressing，即“在線電解修銳”)磨削的概念以來，由于其效率高、精度高、表面質量好、加工裝置簡單及加工適應性廣等特點，已較廣泛地應用于硬質合金、工程陶瓷、光學玻璃、淬火鋼及半導體等硬脆材料的精密及超精密加工。然而，近來的報道表明，ELID磨削的連續(xù)性和高效性僅能在20m/s的低速磨削下實現，當砂輪表面速度超過20m/s時，修銳效率及效果急劇下降，并指出這是由于修銳區(qū)的電解液供應不足造成的。導致供液不足的原因是砂輪高速旋轉時，在其表面形成一層高壓空氣附面層即氣流場，這使電解液難以有效地進入修銳區(qū)，從而導致供液不足。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的缺陷，提出一種適用于高速在線電解修銳磨削的陰極裝置，它不但能隔絕砂輪表面的高速氣流場，而且可使電解液充滿其封閉區(qū)域并保證電解液的供應充足，由此有效實現高速在線電解修銳(ELID)磨削。
本發(fā)明的技術解決方案是，所述適用于高速在線電解修銳磨削的陰極裝置有帶接線柱且頂部裝有絕緣蓋板的陰極腔體，其結構特點是，所述陰極腔體的上部有一電解液注入口，下部的圓弧形部分均勻分布三個細條形方孔，該圓弧部分與分別固定安裝在陰極腔體前、后兩側的對應兩塊擋板組成一底部為敞口的陰極裝置，所述陰極腔體底部的敞口裝有帶相應開口槽的柔性遮片且其兩側分別裝有壓板。
以下對本發(fā)明做出進一步說明。
參見圖1，本發(fā)明有帶接線柱3且頂部裝有絕緣蓋板2的陰極腔體4，其結構特點是，所述陰極腔體的上部有一電解液注入口1，下部圓弧形部分均勻分布三個細條形方孔9，該圓弧形部分與分別固定安裝在陰極腔體4前、后兩側的對應兩塊擋板5、10組成一底部為敞口的陰極裝置，所述陰極腔體底部的敞口裝有帶相應開口槽11的柔性遮片8且其兩側分別裝有壓板6。所述柔性遮片8的開口槽11的寬度以與被修銳砂輪的寬度相同或略小為宜，且兩壓板6之間的距離略寬于開口槽11的寬度。
本發(fā)明的技術原理是(參見圖1和圖2)，使用時砂輪的修銳區(qū)域處在陰極腔體的圓弧形部分，即由陰極腔體4、前后擋板5、10、柔性遮片8與砂輪7之間形成一封閉區(qū)域，這種結構不但隔絕了砂輪7表面的高速氣流場，而且可使電解液充滿此封閉區(qū)域；因為采用所述結構實現的中央供液方式可以保證電解液有效注入電解區(qū)域并供液充足。
本發(fā)明陰極裝置在湖南大學國家高效磨削工程技術研究中心的150m/s的高速磨削試驗臺上運用，并將其與普通磨削的磨削效果進行了對比。
(一)高速ELID磨削和普通高速磨削的試驗裝置
1.電源高頻直流脈沖電源，電壓為60V、90V、120V三檔，最大峰值電流20A，高電平1-100μs，低電平1-100μs，限壓電阻為18Ω；2.電解液自制ELID專用磨削液；3.封閉式黃銅陰極系統；4.碳棒電刷系統；5.砂輪直徑為200mm，粒度為100#/120#的青銅結合劑金剛石砂輪；6.砂輪整形方式電火花-機械復合整形法。
(二)試件材料本對比試驗選用應用廣泛且力學性能及化學性能差異較大的氮化硅和氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯為試件材料。這兩種材料均由上海硅酸鹽研究所提供，其規(guī)格尺寸分別為50×15×10mm3和50×15×10mm3。
(三)、高速ELID磨削和普通高速磨削的磨削參數如下表

(四)、對比試驗的結果1.在相同磨削條件下，高速ELID磨削的磨削力與普通高速磨削的相比減小了30％
2.在相同磨削條件下，高速ELID磨削所磨工件表面粗糙度與普通高速磨削的相比減小了20％。
3.在獲得相同的磨削力和表面粗糙度時，高速ELID磨削所達到的磨除率與普通高速磨削的相比增大了20％；由以上可知，本發(fā)明為一種適用于高速在線電解修銳磨削的陰極裝置，它有效實現了高速在線電解修銳(ELID)磨削，在砂輪表面形成了致密連續(xù)的氧化膜，改善了工件磨削表面質量，降低了磨削力。


圖1是本發(fā)明一種實施例相關構件為分離狀態(tài)的結構示意圖；圖2是整體結構及對砂輪修銳的使用狀態(tài)示意圖。
在圖中1-電解液注入口，2-絕緣蓋板，3-接線柱，4-陰極腔體，5、10-擋板，6-壓板，7-砂輪，8-柔性遮片，9-條形方孔，11-開口槽。
具體實施例方式
按照圖1、圖2和上述結構的本發(fā)明陰極裝置，陰極體4用黃銅制成，其修銳區(qū)域長度(陰極腔體)占砂輪周長的三分之一，所述電解液出口為均勻分布在所述圓弧部分的三個軸向條形孔。
本發(fā)明陰極裝置在湖南大學國家高效磨削工程技術研究中心的150m/s的高速磨削試驗臺上運行。
(一)高速ELID磨削試驗裝置1.電源高頻直流脈沖電源，電壓為60V、90V、120V三檔，最大峰值電流20A，高電平1-100μs，低電平1-100μs，限壓電阻為18Ω；2.電解液自制ELID專用磨削液；3.封閉式黃銅陰極系統；4.碳棒電刷系統；5.砂輪直徑為200mm，粒度為100#/120#的青銅結合劑金剛石砂輪；6.砂輪整形方式電火花-機械復合整形法。
(二)試件材料選用應用廣泛且力學性能及化學性能差異較大的氮化硅和氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯為試件材料。這兩種材料均由上海硅酸鹽研究所提供，其規(guī)格尺寸分別為50×15×10mm3和50×15×10mm3。
(三)磨削參數砂輪線速度Vs(m/s)30，45，60；工件進給速度Vw(m/min)4，6，9；磨削深度(mm)0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6。
權利要求
1.一種適用于高速在線電解修銳磨削的陰極裝置，有帶接線柱(3)且頂部裝有絕緣蓋板(2)的陰極腔體(4)，其特征是，所述陰極腔體(4)的上部有一電解液注入口(1)，下部圓弧形部分均勻分布三個細條形方孔(9)，該圓弧形部分與分別固定安裝在陰極腔體(4)前、后兩側的對應兩塊擋板(5、10)組成一底部為敞口的陰極裝置，所述陰極腔體底部的敞口裝有帶相應開口槽(11)的柔性遮片(8)且其兩側分別裝有壓板(6)。
2.根據權利要求1所述適用于高速在線電解修銳磨削的陰極裝置，其特征是，所述三個細條形方孔(9)軸向分布在所述圓弧形部分上。
全文摘要
一種適用于高速在線電解修銳磨削的陰極裝置，有帶接線柱3且頂部裝有絕緣蓋板2的陰極腔體4，所述陰極腔體的上部有一電解液注入口1，下部圓弧形部分有三條形方孔9，該圓弧形部分與分別固定安裝在陰極腔體4前、后兩側的對應兩塊擋板5、10組成一底部為敞口的陰極裝置，所述陰極腔體底部的敞口裝有帶相應開口槽11的柔性遮片8且其兩側分別裝有壓板6。所述柔性遮片8的開口槽11的寬度以與被修銳砂輪的寬度相同或略小為宜，且兩壓板6之間的距離略寬于開口槽11的寬度。本發(fā)明有效實現了高速在線電解修銳磨削，在砂輪表面形成了致密連續(xù)的氧化膜，改善了工件磨削表面質量，降低了磨削力。
文檔編號B24B53/04GK1785597SQ20051003258
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權日2005年12月21日
發(fā)明者盛曉敏, 尚振濤, 宓海青, 王樹啟, 吳耀, 謝桂芝, 易了 申請人:湖南大學