一种内圆超声电解复合磨削机床

1.本实用新型涉及超声电解复合磨削机床技术领域，具体为一种内圆超声电解复合磨削机床。


背景技术：

2.目前，我国内圆磨削领域尤其是轴承内圆磨削存在自主研发能力落后、高工艺水平能力不足，已成为严重制约我国制造业快速发展的瓶颈。传统内圆磨削加工中最常用的磨削方法是切入法，在传统内圆磨削加工中，加工范围受工件材料强度、硬度以及韧性的限制，对难加工材料和复杂型腔加工存在困难，对内圆表面精加工磨削时，加工质量受制于加工参数的影响，在加工时会出现砂轮转速过高或磨削力大引起的磨削温度高、磨削烧伤、微裂纹和残余应力等问题，同样可能导致工件热变形、磨削不均匀和圆度误差大，严重影响磨削质量。
3.随着复合加工技术的广泛应用，在内圆磨削加工中逐渐引入了电化学加工技术，最常见的是采用电解加工和磨削加工复合而成的电解磨削加工技术，但是电解磨削加工内圆也存在一些问题，如加工电场不稳定、加工间隙沉淀堆积、可能导致打火、短路现象、加工表面杂散腐蚀等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种内圆超声电解复合磨削机床，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种内圆超声电解复合磨削机床，包括机体、机床空心主轴和工件旋转夹持装置，所述机体的顶部设置有机床空心主轴，所述机床空心主轴的伸出端上设置有工件旋转夹持装置，所述工件旋转夹持装置同侧设有砂轮整形装置，所述机体的顶部还设置有磨削电主轴安装系统，所述磨削电主轴安装系统上设有超声振动系统。
7.优选的，所述工件旋转夹持装置与机床空心主轴相连，所述机床空心主轴伸出端安装有机床卡盘，所述机床卡盘上装有绝缘卡爪和导电垫块，所述机床空心主轴空心处接有第一电解液供液管，所述机床空心主轴空心处安装有弯管接头，所述弯管接头的底部固定安装有过滤器，所述过滤器的底部固定安装有电解液泵，所述电解液泵的底部输入端上固定安装有第二电解液供液管，所述第二电解液供液管的另一端固定安装在电解液箱上，所述电解液箱的顶部固定安装有电解液排液管，所述电解液排液管的输入端位于工件旋转夹持装置的下方，所述弯管接头处安装有阳极外滑环并通过顶丝固定，所述阳极外滑环内圈导线与电解直流电源正极电性连接，所述阳极外滑环导线上的主轴外圆安装有拨叉和第一拨杆，所述第一电解液供液管上装有第一密封皮碗，所述第一密封皮碗右端设有第一垫圈和第一向心轴承，所述第一密封皮碗左端设有第一垫圈和第一推力轴承，所述第一推力轴承左端通过压紧螺母紧固，所述第一推力轴承外装有绝缘衬套，所述绝缘衬套上有穿线
孔，所述阳极外滑环外圈导线穿过绝缘衬套和在机床主轴伸出端绝缘锥套上的穿线孔与导电垫块相连，所述机床空心主轴伸出端的第一电解液供液管上装有第二密封皮碗，所述第二密封皮碗左端设有第二垫圈和第二向心轴承，所述第二密封皮碗右端设有第二垫圈和第二推力轴承，所述第二推力轴承右端通过压紧螺母紧固安装，所述机床卡盘的中心第一电解液供液管连有电解液喷管。
8.优选的，所述砂轮整形装置包括有电主轴、砂轮杆和整形砂轮，所述电主轴的下方设有支架，所述电主轴的顶部固定安装有第一卡箍，所述第一卡箍通过第一螺钉与支架固定，所述支架下方设有安装底板，所述支架与安装底板通过用第二螺钉固定，所述整形砂轮安装在砂轮杆前端并通过第一螺母紧固。
9.优选的，所述磨削电主轴安装系统包括有磨削电主轴、阴极电滑环、安装支架、第二卡箍、电主轴托盘、第一导轨、滑块、导轨托架、中留板和x/z向滚珠丝杠，所述磨削电主轴的输入端接数控系统和电源负极并安装有阴极电滑环，所述阴极电滑环下方设有第二拨杆，所述第二拨杆的下方安装有拨杆支架，所述磨削电主轴上套有绝缘套，所述绝缘套的下方安装支架，所述绝缘套的上方设有第二卡箍，所述第二卡箍与安装支架通过第三螺钉固定，所述安装支架的下方设有电主轴托盘，所述安装支架与电主轴托盘通过第四螺钉固定，所述电主轴托盘的下方设有滑块，所述滑块安装在第一导轨上，所述第一导轨下方设有导轨托架，所述第一导轨与导轨托架通过第五螺钉固定连接，所述第一导轨的底部固定安装有第二导轨，所述第一导轨和第二导轨内分别配有第一滚珠丝杠和第二滚珠丝杠，所述第一导轨与第二导轨垂直设置，所述第一导轨和第二导轨的一端均固定安装有电机。
10.优选的，所述超声振动系统包括无线传输静盘、换能器、变幅杆、无线传输动盘、导电砂轮和超声电源，所述无线传输静盘安装在磨削电主轴外圆上，并通过紧固螺钉紧固，所述无线传输静盘与超声电源电性连接，所述磨削电主轴的转子上装有套筒，所述变幅杆和换能器通过双头螺柱相连，所述变幅杆上设有法兰盘并安装在套筒上，所述变幅杆上安装有导电砂轮并通过第二螺母紧固。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
12.本实用新型通过在内圆超声电解复合磨削机床的总体结构布局上，采用了超声振动加工、电解加工和传统磨削加工技术三者有效结合的复合加工技术，并配置了数控系统和砂轮整形装置，在对工件进行加工时，通过数控系统不仅可以对伺服电机进行控制来实现导轨的运动，而且可以控制和调节磨削电主轴的加工参数，加工时通过电解磨削去除为主，工件做阳极，导电砂轮做阴极，电解液通过电解液槽输出进入电解液供液管，在加工区域通过电解液喷嘴流经加工表面，实现动态电解加工，再通过导电砂轮的磨削作用，对阳极钝化膜和电解产物进行刮除，超声振动系统为辅助作用，利用超声空化效应和液相传质效应，可以使加工流场和电场更加稳定、电解产物及时排除、避免短路或打火、减少杂散腐蚀现象等，进一步提高加工表面质量和加工稳定性，具有加工效率高、磨削温度低、加工表面质量好等优点；
13.通过砂轮整形装置用于对导电砂轮进行修整，通过控制导轨使导电砂轮逐渐靠近整形砂轮，利用砂轮整形装置中的超声振动系统可以对导电砂轮进行超声振动整形，可以将导电砂轮通过阴极电滑环与电解直流电源正极相连，将工件通过阳极电滑环与直流电源负极相连，对导电砂轮进行反接电解修锐。
附图说明
14.图1为本实用新型整体结构示意图；
15.图2为本实用新型工件夹持装置的轴向剖面结构示意图；
16.图3为本实用新型砂轮整形装置的轴向剖面结构示意图；
17.图4为本实用新型磨削电主轴安装系统和超声振动系统的轴向剖面结构示意图。
18.图中：1、机床空心主轴；10、弯管接头；11、内圈导线；12、压紧螺母；13、第一推力轴承；14、第一密封皮碗；15、第一垫圈；16、绝缘衬套；17、第一向心轴承；18、外圈导线；19、第二向心轴承；2、工件旋转夹持装置；20、第二密封皮碗；21、第二垫圈；22、第二推力轴承；23、绝缘锥套；24、导电垫块；25、电解液喷管；27、绝缘卡爪；28、机床卡盘；3、砂轮整形装置；30、第一电解液供液管；31、拨叉；32、第一拨杆；33、阳极外滑环；34、顶丝；35、安装底板；36、支架；37、第一螺钉；38、第一卡箍；39、电主轴；40、砂轮杆；41、整形砂轮；42、第一螺母；43、第二螺钉；44、第二螺母；45、导电砂轮；46、变幅杆；47、双头螺柱；48、套筒；49、无线传输静盘；5、超声振动系统；50、换能器；51、紧固螺钉；53、第三螺钉；54、绝缘套；55、第二卡箍；56、磨削电主轴；57、阴极电滑环；58、无线传输动盘；59、第二拨杆；6、磨削电主轴安装系统；60、拨杆支架；61、安装支架；62、第四螺钉；63、电主轴托盘；64、中留板；65、第一滚珠丝杠；66、导轨托架；67、法兰盘；68、第五螺钉；69、第一导轨；7、电机；70、滑块；71、第二导轨；72、第二滚珠丝杠73、电解液排液管；74、第二电解液供液管；75、电解液泵；76、过滤器；8、电解液箱；9、机体。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.实施例1：
21.请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：
22.一种内圆超声电解复合磨削机床，包括机体9、机床空心主轴1和工件旋转夹持装置2，机体9的顶部设置有机床空心主轴1，机床空心主轴1的伸出端上设置有工件旋转夹持装置2，工件旋转夹持装置2同侧设有砂轮整形装置3，机体9的顶部还设置有磨削电主轴安装系统6，磨削电主轴安装系统6上设有超声振动系统5。
23.本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，工件旋转夹持装置2与机床空心主轴1相连，机床空心主轴1伸出端安装有机床卡盘28，机床卡盘28上装有绝缘卡爪27和导电垫块24，机床空心主轴1空心处接有第一电解液供液管30，机床空心主轴1空心处安装有弯管接头10，弯管接头10的底部固定安装有过滤器76，过滤器76的底部固定安装有电解液泵75，电解液泵75的底部输入端上固定安装有第二电解液供液管74，第二电解液供液管74的另一端固定安装在电解液箱8上，电解液箱8的顶部固定安装有电解液排液管73，电解液排液管73的输入端位于工件旋转夹持装置2的下方，弯管接头10处安装有阳极外滑环33并通过顶丝34固定，阳极外滑环33内圈导线11与电解直流电源正极电性连接，阳极外滑环33导线上的主轴外圆安装有拨叉31和第一拨杆32，第一电解液供液管30上装有第一密封皮碗14，第一
密封皮碗14右端设有第一垫圈15和第一向心轴承17，第一密封皮碗14左端设有第一垫圈15和第一推力轴承13，第一推力轴承13左端通过压紧螺母12紧固，第一推力轴承13外装有绝缘衬套16，绝缘衬套16上有穿线孔，阳极外滑环33外圈导线18穿过绝缘衬套16和在机床主轴1伸出端绝缘锥套23上的穿线孔与导电垫块24相连，机床空心主轴1伸出端的第一电解液供液管30上装有第二密封皮碗20，第二密封皮碗20左端设有第二垫圈21和第二向心轴承19，第二密封皮碗20右端设有第二垫圈21和第二推力轴承22，第二推力轴承22右端通过压紧螺母12紧固安装，机床卡盘28的中心第一电解液供液管30连有电解液喷管25。
24.本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，砂轮整形装置3包括有电主轴39、砂轮杆40和整形砂轮41，电主轴39的下方设有支架36，电主轴39的顶部固定安装有第一卡箍38，第一卡箍38通过第一螺钉37与支架36固定，支架36下方设有安装底板35，支架36与安装底板35通过用第二螺钉43固定，整形砂轮41安装在砂轮杆40前端并通过第一螺母42紧固。
25.本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，磨削电主轴安装系统6包括有磨削电主轴56、阴极电滑环57、安装支架61、第二卡箍55、电主轴托盘63、第一导轨69、滑块70、导轨托架66、中留板64和x/z向滚珠丝杠65，磨削电主轴56的输入端接数控系统和电源负极并安装有阴极电滑环57，阴极电滑环57下方设有第二拨杆59，第二拨杆59的下方安装有拨杆支架60，磨削电主轴56上套有绝缘套54，绝缘套54的下方安装支架61，绝缘套54的上方设有第二卡箍55，第二卡箍55与安装支架61通过第三螺钉53固定，安装支架61的下方设有电主轴托盘63，安装支架61与电主轴托盘63通过第四螺钉62固定，电主轴托盘63的下方设有滑块70，滑块70安装在第一导轨69上，第一导轨69下方设有导轨托架66，第一导轨69与导轨托架66通过第五螺钉68固定连接，第一导轨69的底部固定安装有第二导轨71，第一导轨69和第二导轨71内分别配有第一滚珠丝杠65和第二滚珠丝杠72，第一导轨69与第二导轨71垂直设置，第一导轨69和第二导轨71的一端均固定安装有电机7。
26.本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，超声振动系统5包括无线传输静盘49、换能器50、变幅杆46、无线传输动盘58、导电砂轮45和超声电源，无线传输静盘49安装在磨削电主轴56外圆上，并通过紧固螺钉51紧固，无线传输静盘49与超声电源电性连接，磨削电主轴56的转子上装有套筒48，变幅杆46和换能器50通过双头螺柱47相连，变幅杆46上设有法兰盘67并安装在套筒48上，变幅杆46上安装有导电砂轮45并通过第二螺母44紧固。
27.本实用新型的使用方法和优点：该种内圆超声电解复合磨削机床在使用时，工作过程如下：
28.如图1、图2、图3和图4所示，首先对本装置中的用电设备进行外接电源，在使用本装置时，先使用机床卡盘28夹紧所需加工的工件，然后通过控制器控制电机7移动带动滚珠丝杠65转动，使得第一导轨69和第二导轨71上的磨削电主轴安装系统6及其部件移动至所需位置，对导电砂轮45和工件内圆表面进行对刀操作，对刀完成后，进行退刀操作，再开启数控系统，输入加工所需数控编码程序，开启超声电源、电解液泵75、电解直流电源、电解液喷出装置，电解液将由电解液箱8供液，并由过滤器76过滤，经过第一电解液供液管30和第二电解液供液管74，由电解液喷管25喷出，流经工件加工表面，再通过电解液排液管73排到电解液箱8，构成电解液循环系统，然后启动数控系统的开始按钮，将控制伺服电机启动并按照所编程序对工件进行内圆超声电解复合磨削加工工作。当加工完成后，需要对导电砂轮45进行修整时，先分别开启控制砂轮整形装置3和磨削电主轴56的伺服电机，分别驱动整
形砂轮41和导电砂轮45按照一定转速旋转，然后通过控制器控制电机7移动带动滚珠丝杠65转动，使得第一导轨69和第二导轨71上的磨削电主轴安装系统6及其部件移动至所需位置，对导电砂轮45和整形砂轮41进行对刀操作，对刀完成后，通过手动摇柄控制导电砂轮45的进给速度和进给量，对导电砂轮45进行超声振动整形，直至达到理想效果，整形操作完成后，再将工件安装到机床卡盘28上，将导电砂轮45通过阴极电滑环57与电解直流电源正极相连，将工件通过阳极电滑环33与直流电源负极相连，对导电砂轮45进行反接电解修锐即可。
29.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。