專利名稱：一種電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統的制作方法
技術領域：
本發明是一種電解與磁力研磨復合加工功能機床主軸系統，特別是一種可以分別 進行電解加工、磁力研磨加工和電解磁力研磨復合加工電解與磁力研磨復合加工機床的主 軸系統，屬于電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統的改造技術。
背景技術：
電解加工是特種加工和先進制造技術中的重要組成部分，它的加工過程和普通的 機械加工存在不同，具有加工過程中沒有宏觀力、加工范圍廣、生產率高、表面質量好、工具 陰極無損耗等顯著優點，尤其適合于難加工材料和復雜形狀零件的加工，在兵器、汽車、醫 療器材、電子、模具等行業中已得到了廣泛應用。磁力研磨是磨料在磁力線的作用下形成磨 料刷而進行加工的加工方法，研磨壓力可以通過改變磁場強度來實現；通過改變磁場強度 可以調節磁性磨料的保持力，可以控制磁性磨料的自動供給、排出及回收，在滾壓過程中， 被研磨工件表面產生的塑性變形很小，研磨熱低、殘余應力小，零件研磨后變形量小，柔性 的研磨刷，可以研磨外形復雜的零件，對內腔表面的研磨尤為明顯，磁性磨粒的自銳性好， 增強了磨削能力，去除率高，具有改善形狀精度(圓度、同軸度)的能力，研磨時溫升小，工件 不易變形；可以高效切除工件表面材料，使加工表面光潔平整；工件表面由于交變勵磁，提 高了機械物理性能，研磨時，磁性磨料、粉塵等由于受磁場的作用，無飛散，能保持工作環境 清潔，有益身體健康，磨具無需進行磨損補償、無需修整，可實現復雜凹型表面加工。電解磁 力研磨兼有電解加工和磁力研磨加工的優點，因其是在電解、磁性磨料研磨和洛倫茲力的 三重作用下研磨工件的，因此比單一的磁力研磨加工效率高；有電解液的冷卻，熱變形比較 小；與材料的硬度無關，可以加工難加工材料；不會產生燒傷的缺陷。電解磁力研磨復合加工的進液系統，一般采用旋轉接頭和水泵組成，工作液在旋 轉接頭到加工工具間的距離內流過會產生壓力的沿程損失，不利于電解磁力研磨加工的進 行；循環的工作液中包含磁性磨粒，工作液和磁性磨粒混合的均勻程度也會影響加工的效 果。另外研究表明，在電解、磁力研磨和電解磁力研磨的過程中復合微小的振動，可以明顯 的提高加工效率。
發明內容
本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種本發明可以實現電解加工、磁力研磨 加工和電解磁力研磨復合加工功能的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統。本發明設 計合理，方便實用，加工質量好，且可顯著提高加工效率。本發明的技術方案是本發明的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，包括 有動力及傳動部分、自吸式結構部分、電磁回路系統部分、高頻振動部分、復合加工工具部 分，其中動力及傳動部分包括有動力電機、電機同步帶輪、主軸同步帶輪、主軸傳動端、主軸 傳動螺栓、主軸受動端，其中動力電機固定在主軸固定板上，電機同步帶輪通過平鍵安裝 在動力電機上實現安裝固定，主軸同步帶輪通過平鍵安裝在主軸傳動端的上端實現固定，電機同步帶輪與主軸同步帶輪兩個同步帶輪之間用同步帶進行連接，主軸傳動端與主軸受 動端通過主軸傳動螺栓連接；自吸式結構部分包括設有進液嘴的進液筒、泵式葉輪裝置，其 中泵式葉輪裝置裝設在進液筒內，且泵式葉輪裝置裝設在主軸傳動端與主軸受動端之間， 泵式葉輪裝置的兩端分別用與主軸傳動端及主軸受動端接觸端面為定位面實現定位，主軸 傳動端、泵式葉輪裝置及主軸受動端通過主軸傳動螺栓連接；復合加工工具部分包括有復 合加工工具、復合工具安裝座、電解電極、磁力研磨磁極，電解電極和磁力研磨磁極緊固在 復合工具安裝座上，復合加工工具通過復合工具安裝座固裝在主軸受動端上；電磁回路系 統部分包括電磁線圈架、電磁線圈，其中電磁線圈架套裝在主軸受動端上，電磁線圈裝設 在電磁線圈架上；入電及導電部分包括帽式導電滑環，其中帽式導電滑環的固定端與電源 連接，帽式導電滑環的旋轉端與主軸傳動端鉸接，高頻振動部分包括有振動電機、光桿、滑 塊、振動曲柄塊、振動塊、連桿，其中振動曲柄塊裝設在振動電機的輸出軸上，振動塊安裝在 振動曲柄塊內，能使振動塊沿著振動曲柄塊中的調節槽的自由度方向運動的振幅調節螺栓 安裝在振動曲柄塊的一端，連桿的一端與振動塊連接，連桿的另一端與主軸固定板連接， 滑塊安裝固定在主軸固定板上，且滑塊中間的孔與光桿緊密配合。上述連桿的另一端通過軸承、用緊固螺栓和主軸固定板連接；上述滑塊用沉頭緊 固螺栓安裝固定在主軸固定板上；上述光桿上設有光桿上頂板、光桿下頂板，光桿安裝在 光桿安裝底座上，且光桿上還套裝有緩沖彈簧，實現緩沖彈簧沿光桿軸向導向壓縮和伸長 運動。上述主軸固定板上還裝設有由主軸配重輪、配重繩、配重塊、配重鎖定塊組成的配 重機構，其中主軸配重輪用緊固螺栓安裝固定在主軸固定板上，上述配重塊和配重繩連接， 配重繩經過光桿振動座配重輪、主軸配重輪和配重鎖定塊連接，并用緊固螺栓固定，光桿振 動座配重輪固定在光桿上頂板上；上述光桿上頂板及光桿下頂板通過光桿角鐵與光桿安裝 底座固定連接，其中光桿角鐵是直角形的角鐵，光桿角鐵一端用緊固螺栓和光桿安裝底座 固定連接，光桿角鐵另一端和光桿上頂板及光桿下頂板固定連接；上述振動電機通過振動 電機緊固螺栓及光桿安裝底座固定在主軸固定板上，其中振動電機緊固螺栓一端通過電機 法蘭上的安裝孔和振動電機連接，另一端通過螺紋孔和光桿安裝底座鉸接，實現振動電機 的定位安裝，主軸配重輪安裝固定在配重輪軸承座上，配重輪軸承座以底面為安裝面用緊 固螺栓固定在主軸固定板上；上述進液筒的兩端分別通過緊固螺栓固定有上端蓋及下端 蓋；主軸固定套用緊固螺栓固定在主軸固定板上。上述主軸傳動端及主軸受動端分別支承在上端陶瓷深溝球軸承和下端陶瓷深溝 球軸承上，上端陶瓷深溝球軸承和下端陶瓷深溝球軸承分別安裝在上端軸承座和下端軸承 座內，上端軸承座、下端軸承座和主軸固定套通過緊固螺栓固定在主軸固定板上，實現主軸 的安裝定位；上述上端陶瓷深溝球軸承和下端陶瓷深溝球軸承設在主軸傳動端及主軸受 動端的上彈性擋圈和下彈性擋圈處，上彈性擋圈和下彈性擋圈固定在主軸傳動端及主軸受 動端的擋圈槽中。上述電磁線圈固定套卡緊固定在電磁線圈固定套內設有的開口處、并用緊固螺栓 擰緊，電磁線圈架通過緊固螺栓和電磁線圈固定套上的螺栓槽安裝在主軸固定板上，實現 安裝定位；上述動力電機用緊固螺栓安裝定位在直角形的動力電機固定板上，動力電機固 定板的另一端用螺栓安裝在主軸固定板上。
上述電解電極為銅材料，磁力研磨磁極采用鐵磁性材料，磁力研磨磁極和電解 電極依次間隔、相互絕緣安裝，且磁力研磨磁極的軸向高度低于電解電極的軸向高度，上述 磁力研磨磁極沿圓周依次間隔分布，上述電解電極和磁力研磨磁極用陶瓷螺釘緊固在復合 工具安裝座上。上述主軸受動端上還設有內嵌銅管，內嵌銅管采用通過螺紋與主軸受動端通孔的 內壁安裝定位；上述主軸受動端的外壁和主軸受動端的通孔內壁之間添加密封膠，主軸受 動端和外部的主軸受動端的通孔緊密結合。上述帽式導電滑環的旋轉端通過標準管螺紋與主軸傳動端上端的盲孔鉸接，帽式 導電滑環的中部設有能將電流傳送至帽式導電滑環的旋轉端的觸點；上述電磁線圈的外側 還裝設有電磁線圈固定套，電磁線圈固定套通過主軸固定板及緊固螺釘安裝定位在主軸受 動端上；上述主軸傳動螺栓的側面和泵式葉輪裝置的通孔孔壁接觸。上述主軸傳動端和主軸受動端的軸肩處分別裝設有上端機械密封和下端機械密 封，且上端機械密封和下端機械密封與進液筒緊密安裝在一起不進行相對運動；上述上端 機械密封和下端機械密封的外側還設有上端橡膠密封圈及下端橡膠密封圈。上述復合加工工具的電解液出口處采用能起到改變電解液流場的效果倒角結構； 上述主軸傳動端與主軸受動端通過四個主軸傳動螺栓連接。本發明與現有技術相比，具有如下優點
1)本發明采用泵式葉輪裝置，主軸旋轉過程就可以起到補償和增加電解液沿程壓力， 消除了高速轉動中主軸傳動螺栓形成的封閉效應，使液體容易進入進液腔，并可攪拌電解 液使磨料和電解液混合更均勻，無需另外的設備。2)本發明復合加工工具采用不同金屬、依次間隔、相互絕緣的安裝方式形成，用陶 瓷螺釘固定在復合工具安裝座上，軸向高度不同，可以同時滿足電解和磁力研磨不同加工 間隙的要求，結構簡單，電解液可以從沒有研磨刷存在的電解電極與工件之間的間隙流出， 避免形成封閉腔而堵塞。3)本發明附加的光桿曲柄振動系統實現了加工過程中Z向的振動功能，結構簡 單、成本低。4)本發明電磁線圈裝置采用Z向位置可調節的電磁線圈裝置和緊固螺栓安裝在 主軸受動端，形成開環的可調的磁路系統。可以沿固定螺栓槽調整位置，使其盡量靠近復合 加工工具，然后緊固固定，可以大大提高磁場利用率，減小損失，結構方便易行且效果明顯。本發明是一種設計巧妙，性能優良，方便實用的電解與磁力研磨復合加工機床的 主軸系統。
圖1為本發明的主軸系統等軸側示意圖。圖2為本發明的主軸模塊側視圖。圖3為本發明的光桿振動模塊左右等軸側示意圖。圖4為本發明的光桿振動模塊原理圖。圖5為本發明的旋轉主軸結構體剖視圖示意圖。圖6為本發明的主軸剖視圖局部放大圖。
圖7為本發明的泵式葉輪裝置示意圖。圖8為本發明的復合加工工具左右等軸側示意圖。圖1至圖8中的標號名稱1、電機同步帶輪，2、動力電機，3、光桿上頂板，4、滑塊， 5、光桿安裝底座，6、配重輪軸承座，7、配重塊，8、光桿角鐵，9、光桿下頂板，10、緩沖彈簧， 11、配重鎖定塊，12、電磁線圈固定套，13、復合加工工具，14、主軸固定套，15、進液嘴，16、同 帶輪固定螺釘，17、主軸同步帶輪，18、主軸配重輪，19、帽式導電滑環，20、配重繩，21、光桿 振動座配重輪，22、主軸固定板，23、光桿，24、振動電機緊固螺栓，25、振動電機，沈、振動曲 柄塊，27、振幅調節螺栓，28、連桿，29、振動塊，30、平鍵，31、進液筒擋板，32、上端蓋，33、 上端陶瓷深溝球軸承，34、上端橡膠密封圈，35、主軸傳動端，36、泵式葉輪裝置，37、主軸傳 動螺桿，38、下端橡膠密封圈，39、下端陶瓷深溝球軸承，40、下軸承座，41、電磁線圈架，42、 內嵌銅管，43、復合加工工具，44、陶瓷螺釘，45、主軸受動端，46、電磁線圈，47、下端蓋，48、 下軸承座緊固螺栓，49、下端機械密封，50、進液筒，51、上端機械密封，52、上軸承座，53、上 軸承座緊固螺栓，54、復合工具安裝座，55、電解電極，56、磁力研磨磁極、57、上端彈性擋圈， 58、下端彈性擋圈，59、動力電機固定板。
具體實施例方式實施例
本發明的結構示意圖如圖1、2、3、4、5、6、7和8所示，本發明包括以下幾個部分支撐部 分、密封部分、動力及傳動部分、自吸式結構部分、電磁回路系統部分、入電及導電部分、高 頻振動部分、復合加工工具部分和內嵌銅管部分。各個組成部分的具體實施方式
如下
本實施例中，支撐部分由主軸固定板22、主軸固定套14、上端蓋32、上端陶瓷深溝球軸 承33、上端彈性擋圈64、下端彈性擋圈65、上端軸承座52、下端陶瓷深溝球軸承39、下端軸 承座40、動力電機固定板59、下端蓋47、光桿振動座配重輪21、主軸配重輪18、配重繩20、 配重塊7、配重鎖定塊11、電磁線圈架41和電磁線圈固定套12組成。具體的實現方式為動 力電機2通過緊固螺栓固定在主軸固定板22上，實現安裝、緊固和定位；上端陶瓷深溝球軸 承33和下端陶瓷深溝球軸承39設在主軸的彈性擋圈64和65處，彈性擋圈64和65固定在 主軸的擋圈槽中，頂住上下軸承實現Z向的自由度約束，軸承安裝在上端軸承座52和下端 軸承座40內，組成的整體和主軸固定套14共同通過緊固螺栓固定在主軸固定板上22上， 實現主軸的安裝定位。電磁線圈固定套12通過開口處的緊固螺栓擰緊使電磁線圈架41卡 緊固定在電磁線圈固定套12內，整體通過緊固螺栓和電磁線圈固定套12上的螺栓槽安裝 在主軸固定板22上，實現安裝定位，并可以沿螺栓槽的方向沿程調節位置。動力電機安裝 在直角形的動力電機固定板59上，用緊固螺栓擰緊安裝定位，動力電機固定板59的另一端 用螺栓安裝在主軸固定板22上，實現動力電機和主軸平行安裝定位。上述配重塊7和配重繩20連接，經過光桿振動座配重輪21和主軸配重輪18和配 重鎖定塊11連接固定。
具體實施方式
為滑塊4和主軸固定板22以及安裝在主軸固定板22 上的主軸固定套14、電磁線圈固定套12、電磁線圈架41、復合加工工具43、帽式導電滑環 19和旋轉主軸結構體組成的整體沿光桿滑塊機構Z向振動，配重塊也相應的發生Z向位置 的周期變化，采用光桿振動座配重輪和主軸配重輪來支撐配重繩，可以實現配重繩與主軸 固定板、光桿振動座之間的滑動摩擦變為滾動摩擦，摩擦力大幅度減小，增強機構的使用壽命、減小振動動力消耗。配重塊選擇與滑塊和主軸固定板以及安裝在主軸固定板上的主軸 固定套、電磁線圈固定套、電磁線圈架、復合加工工具、帽式導電滑環和旋轉主軸結構體組 成的整體的重量相當，抵消了這部分的重力，保證了整個主軸振動系統的受力平衡；振動系 統工作時，振動電機受到的垂直于電機軸向的力大幅減小，有利于提高系統的穩定性和增 長機構使用壽命。本實施例中，密封部分由上端“0”型橡膠密封圈34、上端機械密封51、下端“0” 型橡膠密封圈38和下端機械密封49組成。具體的實現方式為上端機械密封51和下端機 械密封49分別和主軸傳動端35和主軸受動端45的軸肩處緊密結合，實現和主軸之間的密 封；上端機械密封51和下端機械密封49通過安裝定位和進液筒50緊密安裝在一起且不進 行相對運動，實現密封部分51、49與進液筒50之間的密封；上端“0”型橡膠密封圈34和下 端“0”型橡膠密封圈38設在上下機械密封之外，可以保證密封的可靠性。加工過程中，壓 力電解液到達機械密封處，機械密封中的氈圈結構和軸肩緊密結合，機械密封其它部位和 軸承座部件緊密結合，阻止液體滲出，兩個“0”型橡膠密封圈和機械密封件結合使密封效果 更可靠，并且可以防止外部灰塵和液體進入密封腔內，從而阻止了外界粉塵等對軸承的腐 蝕影響。本實施例中，動力及傳動部分由動力電機2、電機同步帶輪1、平鍵30、主軸同步帶 輪17、主軸傳動端35、主軸傳動螺栓37、主軸受動端45、內嵌銅管42和復合加工工具13組 成。具體的實現方式為電機同步帶輪1通過平鍵30安裝在動力電機2上實現安裝固定，主 軸同步帶輪17通過平鍵安裝在主軸傳動端35的上端實現固定，平鍵的側面與主軸鍵槽和 同步帶輪鍵槽側面接觸實現動力轉矩的傳遞，兩個同步帶輪之間用同步帶進行連接，可以 達到無滑穩定傳遞扭矩的功能；主軸傳動端35處的動力通過四個主軸傳動螺栓37傳遞到 主軸受動端45上，主軸傳動端35、主軸受動端45與主軸傳動螺栓37分別用螺母配合螺栓 擰緊固定，實現緊固連接，帶動主軸受動端45旋轉，主軸受動端45和內嵌銅管42鉸接，中 間的縫隙填充密封膠，內嵌銅管42和復合工具安裝座M之間通過管螺紋鉸接，實現了復合 加工工具13的定位和動力傳輸。本實施例中，自吸式結構部分由進液嘴15、進液筒50、主軸傳動螺栓37、泵式葉輪 裝置36組成。具體的實現方式為泵式葉輪裝置36用與主軸傳動端32接觸端面為定位面 實現定位，并用螺母和主軸傳動螺栓37配合將泵式葉輪裝置36安裝固定，主軸傳動螺栓37 的側面和泵式葉輪裝置36的通孔孔壁接觸，可以將主軸傳動螺栓37上的動力傳到泵式葉 輪裝置36上，整體設在進液筒50內，實現加工時隨主軸一起旋轉。主軸轉動通過主軸傳動 螺栓表面與葉輪螺栓孔的孔壁之間的接觸力帶動泵式葉輪結構轉動，由此產生的進液嘴處 的刮削作用和葉片對電解液的壓縮作用使電解液產生向轉動中心處壓縮作用的效果，葉片 的螺旋部分旋轉時對電解液的作用可以產生沿主軸內孔向下移動的排液力，并且對電解液 起到攪拌作用，使電解液和磁性磨料混合更加均勻，實現了對電解液的攪拌和排液功能；主 軸傳動螺栓安裝在泵式葉輪裝置的螺紋孔中，避免了高速運轉過程中形成的封閉效應，更 利于電解液從進液嘴處的進入。本實施例中，電磁回路系統部分由電磁線圈架41、電磁線圈46、主軸受動端45、復 合加工工具13、復合工具安裝座M、磁力研磨磁極56和電磁線圈固定套12組成。電磁線 圈46通電后產生磁性，磁性通過主軸受動端45，通過主軸受動端接觸平面傳遞到復合加工工具13處，經復合工具安裝座M與主軸受動端45的接觸面、磁力研磨磁極56，和加工工件 之間形成磁場，整體結構構成開環式電磁回路系統；電磁線圈固定套12采用固定螺栓槽方 式與主軸固定板22通過緊固螺釘安裝定位，可以實現電磁線圈裝置沿主軸軸向固定范圍 內的位置調節，然后使用緊固螺栓擰緊；加工時可以使加工時電磁線圈裝置能盡量靠近復 合加工工具，提高磁場利用率、減小沿程磁場損失。加工結束后防止和下方電解液槽等干涉 接觸而損壞，可以松開電磁線圈裝置的緊固螺栓，沿緊固螺栓槽向上移動，再擰緊緊固螺栓 實現電磁線圈固定套遠離復合加工工具。本實施例中，入電及導電部分由帽式導電滑環19、主軸傳動端35、主軸傳動螺栓 37、主軸受動端45和復合加工工具13組成。具體的實現方式為電源接到帽式導電滑環19 的固定端，通過導電滑環19中間的金觸點將電流傳送至導電滑環19的旋轉端，旋轉端通過 標準管螺紋和主軸傳動端35上端的盲孔鉸接，實現電流的傳輸；通過主軸傳動螺栓37將電 流從主軸傳動端35傳送至主軸受動端45，通過金屬部件的錐面接觸和螺紋鉸接，電流傳送 至復合加工工具13處，再經過復合工具安裝座M將電流傳輸至電解電極55上。導電滑環 采用金觸點實現固定體和旋轉體之間的電的傳輸，金觸點電阻小導電性好，可以保證穩定 的電流和電壓而保證穩定的加工效果。本實施例中，高頻振動部分由振動電機25、光桿上頂板3、光桿23、滑塊4、光桿下 頂板9、光桿安裝底座5、緩沖彈簧10、光桿角鐵8、配重繩20、配重輪軸承座6、光桿振動座 配重輪21、振動電機緊固螺栓M、振動曲柄塊沈、振動塊四、連桿觀和連桿與主軸固定板 22間的連接螺栓組成。具體的實施方式為加工過程中，振動電機25通電轉動，由平鍵和螺 釘緊固連接帶動振動曲柄塊26轉動，振動塊四安裝在振動曲柄塊沈內，振幅調節螺栓27 安裝在曲柄振動塊沈的一端，通過擰動振幅調節螺栓27，可以使振動塊四沿著振動曲柄 塊沈中的調節槽的自由度方向運動，實現連桿觀與振動塊四的連接點和振動塊四與振 動曲柄塊26的連接點兩個點之間的距離的調節；依據偏心輪機構原理這個距離就是該曲 柄連桿機構的偏心距，偏心距地變化實現了連桿在運動中的振幅的變化；滑塊4用沉頭緊 固螺栓安裝固定在主軸固定板22上，滑塊4中間的孔與光桿23緊密配合，起到約束其他自 由度和導向作用，使整個滑塊和主軸固定板以及安裝在主軸固定板上的主軸固定套、電磁 線圈固定套、電磁線圈架、復合加工工具、帽式導電滑環和旋轉主軸結構體組成的整體只能 沿著光桿23做Z向的往復運動；連桿觀的另一端通過軸承，用緊固螺栓和主軸固定板22 連接。振動電機提供轉動力，經過由振動曲柄塊、振動塊和連桿組成的曲柄連桿機構將轉動 轉化為偏心轉動，經過連桿將這個轉動加到主軸固定板上，再由滑塊和光桿機構對其他自 由度的約束，最終實現滑塊和主軸固定板以及安裝在主軸固定板上的主軸固定套、電磁線 圈固定套、電磁線圈架、復合加工工具、帽式導電滑環和旋轉主軸結構體組成的整體振幅可 調的沿Z向的高頻振動，圖示的點線圓就是振動塊與連桿連接點的的運動軌跡。主軸的振 動頻率可以通過調節電機的轉速來實現，調節振動電機的轉速，帶動連桿轉動頻率改變，從 而使整個振動系統的振動頻率得到調節。本實施例中，復合加工工具部分由電解電極55、陶瓷螺釘44、復合工具安裝座M 和磁力研磨磁極56沿圓周依次間隔分布組成。電解加工相對磁力研磨加工要求的加工間 隙小，采用磁力研磨磁極56低于電解電極55的結構，同時滿足電解和磁力研磨加工的最佳 加工間隙，電解電極陽為銅材料，只導電不導磁，加工時與加工工件之間形成了只能進行電解加工的區域。磁力研磨磁極56和電解電極55用陶瓷螺釘44緊固在復合工具安裝座 M上。復合加工工具的電解液出口處采用倒角結構，可以起到改變電解液流場的效果。通 電加工時，磁性磨料吸附在磁力研磨磁極56的頂端，在工具和工件之間形成磁性研磨刷， 旋轉的復合加工工具帶動研磨刷對工件進行加工；電解電極陽與加工工件之間進行電解 加工，電解液由復合加工工具13中通孔進入加工區，沿電解電極55與加工工件之間的間隙 流出加工區，同時進行進給，工件上的每個部位都將周期性的進行電解和磁力研磨交替加 工。本實施例中，銅管內嵌結構由主軸受動端45和內嵌銅管42組成。內嵌銅管42采 用螺紋鉸接的方式和主軸受動端45通孔的內壁安裝定位，并在內嵌銅管42外壁和主軸受 動端45的通孔內壁之間添加密封膠，使內嵌銅管42和外部的主軸受動端45的通孔緊密結 合，主軸通過鉸接螺紋帶動內嵌銅管42轉動，內嵌銅管42起到隔磁和防腐蝕的作用，隔離 了加工時主軸受動端45通孔內壁處對磁性磨料的吸附作用，避免堵塞電解液通道保持電 解液流通。本發明主軸系統的整體運動和相應的伺服電機和驅動器、控制計算機和電源模塊 的配合來實現。本發明主軸系統的實施方式為調整主軸和加工工件的相對位置，實現加工 前的對刀；緊接著沿著電磁線圈固定套上的固定螺栓槽調整電磁線圈位置，使線圈結構最 靠近復合工具，擰緊緊固螺栓固定；然后給勵磁電磁線圈通電產生磁場；接著啟動供液系 統，電解液和磨料組成的混合液經主軸上的進液嘴進入主軸進液筒內，沿著中間通孔流下， 使系統充滿電解液和磨料的混合液，磁性磨料吸附在主軸復合加工工具端，在工具和加工 工件之間形成磁性研磨刷；給動力電機通電，啟動主軸系統使主軸開始旋轉；接著打開電 解電源開關給主軸系統供電；最后給振動電機供電。可以調節振幅調節螺栓的位置和振動 電機的轉速達到要求的振幅和振動頻率值，實現振動輔助的電解與磁力研磨復合加工。加 工結束后按照加與工前相反的步驟順序依次停止，實現系統的復原。
權利要求
1.一種電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于包括有動力及傳動部 分、自吸式結構部分、電磁回路系統部分、高頻振動部分、復合加工工具部分，其中動力及傳 動部分包括有動力電機(2)、電機同步帶輪(1)、主軸同步帶輪(17)、主軸傳動端(35)、主軸 傳動螺栓(37)、主軸受動端(45)，其中動力電機(2)固定在主軸固定板(22)上，電機同步 帶輪(1)通過平鍵(30)安裝在動力電機(2)上實現安裝固定，主軸同步帶輪(17)通過平鍵 安裝在主軸傳動端(35)的上端實現固定，電機同步帶輪(1)與主軸同步帶輪(17)兩個同步 帶輪之間用同步帶進行連接，主軸傳動端(35)與主軸受動端(45)通過主軸傳動螺栓(37) 連接；自吸式結構部分包括設有進液嘴(15)的進液筒(50)、泵式葉輪裝置(36)，其中泵式 葉輪裝置(36 )裝設在進液筒(50 )內，且泵式葉輪裝置(36 )裝設在主軸傳動端(35 )與主軸 受動端(45)之間，泵式葉輪裝置(36)的兩端分別用與主軸傳動端(35)及主軸受動端(45) 接觸端面為定位面實現定位，主軸傳動端(35)、泵式葉輪裝置(36)及主軸受動端(45)通過 主軸傳動螺栓(37)連接；復合加工工具部分包括有復合加工工具(13)、復合工具安裝座 (54),電解電極(55)、磁力研磨磁極(56)，電解電極(55)和磁力研磨磁極(56)緊固在復合 工具安裝座(54)上，復合加工工具(13)通過復合工具安裝座(54)固裝在主軸受動端(45) 上；電磁回路系統部分包括電磁線圈架(41)、電磁線圈(46)，其中電磁線圈架(41)套裝在 主軸受動端(45)上，電磁線圈(46)裝設在電磁線圈架(41)上；入電及導電部分包括帽式導 電滑環(19)，其中帽式導電滑環(19)的固定端與電源連接，帽式導電滑環(19)的旋轉端與 主軸傳動端(35)鉸接，高頻振動部分包括有振動電機(25)、光桿(23)、滑塊(4)、振動曲柄 塊(26)、振動塊(29)、連桿(28)，其中振動曲柄塊(26)裝設在振動電機(25)的輸出軸上，振 動塊(29)安裝在振動曲柄塊(26)內，能使振動塊(29)沿著振動曲柄塊(26)中的調節槽的 自由度方向運動的振幅調節螺栓(27)安裝在振動曲柄塊(26)的一端，連桿(28)的一端與 振動塊(29)連接，連桿(28)的另一端與主軸固定板(22)連接，滑塊(4)安裝固定在主軸 固定板(22)上，且滑塊(4)中間的孔與光桿(23)緊密配合。
2.根據權利要求1所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于上述 連桿(28)的另一端通過軸承、用緊固螺栓和主軸固定板(22)連接；上述滑塊(4)用沉頭緊 固螺栓安裝固定在主軸固定板(22)上；上述光桿(23)上設有光桿上頂板(3)、光桿下頂板 (9 )，光桿(23 )安裝在光桿安裝底座(5 )上，且光桿(23 )上還套裝有緩沖彈簧(10 )，實現緩 沖彈簧(10)沿光桿(23)軸向導向壓縮和伸長運動。
3.根據權利要求1所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于上述 主軸固定板(22)上裝設有由主軸配重輪(18)、配重繩(20)、配重塊(7)、配重鎖定塊(11)組 成的配重機構，其中主軸配重輪(18)用緊固螺栓安裝固定在主軸固定板(22)上，上述配重 塊(7 )和配重繩(20 )連接，配重繩(20 )經過光桿振動座配重輪(21)、主軸配重輪(18 )和配 重鎖定塊(11)連接，并用緊固螺栓固定，光桿振動座配重輪(21)固定在光桿上頂板(3)上； 上述光桿上頂板(3 )及光桿下頂板(9 )通過光桿角鐵(8 )與光桿安裝底座(5 )固定連接，其 中光桿角鐵(8)是直角形，光桿角鐵(8)—端用緊固螺栓和光桿安裝底座(5)固定連接，光 桿角鐵(8)另一端和光桿上頂板(3)及光桿下頂板(9)固定連接；上述振動電機(25)通過 振動電機緊固螺栓(24)及光桿安裝底座(5)固定在主軸固定板(22)上，其中振動電機緊固 螺栓(24) —端通過電機法蘭上的安裝孔和振動電機(25)連接，另一端通過螺紋孔和光桿 安裝底座(5)鉸接，實現振動電機(25)的定位安裝，主軸配重輪(18)安裝固定在配重輪軸承座(6)上，配重輪軸承座(6)以底面為安裝面用緊固螺栓固定在主軸固定板(22)上；上述 進液筒(50)的兩端分別通過緊固螺栓固定有上端蓋(32)及下端蓋(47)；主軸固定套(14) 用緊固螺栓固定在主軸固定板(22)上。
4.根據權利要求1至3任一項所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特 征在于上述主軸傳動端(35)及主軸受動端(45)分別支承在上端陶瓷深溝球軸承(33)和下 端陶瓷深溝球軸承(39)上，上端陶瓷深溝球軸承(33)和下端陶瓷深溝球軸承(39)分別安 裝在上端軸承座(52 )和下端軸承座(40 )內，上端軸承座(52 )、下端軸承座(40 )和主軸固定 套(14)通過緊固螺栓固定在主軸固定板上(22)上，實現主軸的安裝定位；上述上端陶瓷深 溝球軸承(33)和下端陶瓷深溝球軸承(39)設在主軸傳動端(35)及主軸受動端(45)的上 彈性擋圈(64)和下彈性擋圈(65)處，上彈性擋圈(64)和下彈性擋圈(65)固定在主軸傳動 端(35)及主軸受動端(45)的擋圈槽中。
5.根據權利要求4所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于上述 電磁線圈固定套(12)卡緊固定在電磁線圈固定套(12)內設有的開口處、并用緊固螺栓擰 緊，電磁線圈架Gl)通過緊固螺栓和電磁線圈固定套(12)上的螺栓槽安裝在主軸固定板 (22)上，實現安裝定位；上述動力電機(2)用緊固螺栓安裝定位在直角形的動力電機固定 板(59)上，動力電機固定板(59)的另一端用螺栓安裝在主軸固定板02)上。
6.根據權利要求5所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于上述 電解電極(55)為銅材料，磁力研磨磁極(56)采用鐵磁性材料，磁力研磨磁極(56)和電 解電極(55)依次間隔、相互絕緣安裝，且磁力研磨磁極(56)的軸向高度低于電解電極(55) 的軸向高度，上述磁力研磨磁極(56)沿圓周依次間隔分布，上述電解電極(55)和磁力研磨 磁極(56)用陶瓷螺釘(44)緊固在復合工具安裝座(54)上。
7.根據權利要求6所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于上述 主軸受動端(45)上還設有內嵌銅管(42)，內嵌銅管(42)采用通過螺紋與主軸受動端(45) 通孔的內壁安裝定位；上述主軸受動端(45)的外壁和主軸受動端(45)的通孔內壁之間添 加密封膠，主軸受動端(45)和外部的主軸受動端(45)的通孔緊密結合。
8.根據權利要求7所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于上述 帽式導電滑環(19)的旋轉端通過標準管螺紋與主軸傳動端(35)上端的盲孔鉸接，帽式導 電滑環(19)的中部設有能將電流傳送至帽式導電滑環(19)的旋轉端的觸點；上述電磁線 圈(46 )的外側還裝設有電磁線圈固定套(12 )，電磁線圈固定套(12 )通過主軸固定板(22 ) 及緊固螺釘安裝定位在主軸受動端(45)上；上述主軸傳動螺栓(37)的側面和泵式葉輪裝 置(36)的通孔孔壁接觸。
9.根據權利要求8所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于上述 主軸傳動端(35)和主軸受動端(45)的軸肩處分別裝設有上端機械密封(51)和下端機械 密封(49 )，且上端機械密封(51)和下端機械密封(49 )與進液筒(50 )緊密安裝在一起不進 行相對運動；上述上端機械密封(51)和下端機械密封(49)的外側還設有上端橡膠密封圈 (34)及下端橡膠密封圈(38)。
10.根據權利要求9所述的電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統，其特征在于上 述復合加工工具的電解液出口處采用能起到改變電解液流場的效果倒角結構；上述主軸傳 動端(35)與主軸受動端(45)通過四個主軸傳動螺栓(37)連接。
全文摘要
本發明是一種電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統。包括動力及傳動部分、自吸式結構部分、電磁回路系統部分、高頻振動部分、復合加工工具,其中自吸式結構部分的泵式葉輪裝置設在主軸進液筒內，運轉中對電解液產生內吸作用，產生向下的排液力，補償電解液的沿程壓力損失，并對磁性磨料和電解液的混合液起到攪拌作用。復合加工工具包括電解電極和磁力研磨磁極，電解液經電解電極和工件之間的間隙流出加工區。高頻振動部分的光桿振動系統通過振動電機提供動力，實現主軸及復合加工工具的高頻Z向振動，且可以通過調整振幅調節螺栓和振動電機轉速來實現調節光桿振動系統的振幅和振動頻率。本發明可實現電解加工、磁力研磨加工和電解磁力研磨復合加工功能。
文檔編號B23H5/08GK102069242SQ20111000786
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者劉國躍, 劉江文, 李遠波, 王賀賓, 郭鐘寧 申請人:廣東工業大學