自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與elid復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置，包括工作臺和機(jī)床主軸，機(jī)床主軸下端同軸連接有刀柄，刀柄下部設(shè)置有Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)右側(cè)設(shè)置有ELID在線修整裝置，工作臺上表面水平設(shè)有固定板，固定板中部設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸下端與固定板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸上端固定連接有與固定板平行的轉(zhuǎn)盤，固定板上設(shè)有位于轉(zhuǎn)軸一側(cè)的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)盤上設(shè)有X向超聲振動(dòng)系統(tǒng)和Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)盤上方設(shè)有圓形托盤，圓形托盤中心設(shè)有圓形卡盤，工作臺右側(cè)設(shè)置有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型調(diào)節(jié)方便、性能可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適用于硬脆材料的超精密加工，能夠?qū)崿F(xiàn)多維超聲振動(dòng)與ELID磨削技術(shù)相復(fù)合。
【專利說明】
自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于磨削試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)玻璃、工程陶瓷等硬脆材料具有耐高溫、耐磨損、耐化學(xué)腐蝕、抗高溫蠕變、低熱膨脹系數(shù)等特點(diǎn)，對發(fā)展國防軍工、航天、精密儀表、精密機(jī)床等尖端科學(xué)技術(shù)具有重要的意義。但由于該材料的難加工特性，諸如脆性大在加工中很容易產(chǎn)生多類損傷，從而使之應(yīng)用受到限制。為解決這些難題，近年來許多研究者對這類硬脆材料的高效超精密加工方法進(jìn)行了研究，諸如硬脆材料的預(yù)應(yīng)力加工法、磁性拋光技術(shù)、超聲ELID加工技術(shù)等。在這些加工方法中，超聲ELID超精密加工方法由于超聲振動(dòng)的施加，使其具有了獨(dú)特的加工優(yōu)勢，如砂輪能夠得到在線修整，磨削效率、磨削表面質(zhì)量能得到大幅度提高等，成為近年來研究的一個(gè)新方向。國內(nèi)外廣泛的研究已經(jīng)證實(shí)了超聲振動(dòng)磨削在提高材料去除率、提高加工表面質(zhì)量與加工精度、降低工件表面損傷以及延長砂輪壽命等方面顯示了一定的優(yōu)越性。如一維軸向超聲振動(dòng)磨削能使加工表面質(zhì)量的顯著提高，一維徑向超聲輔助磨削能使材料去除率的大幅度提高等。在此基礎(chǔ)上，為了充分發(fā)揮超聲振動(dòng)磨削的優(yōu)點(diǎn)，各國學(xué)者先后提出了不同類型的二維乃至三維的多維超聲振動(dòng)磨削技術(shù)。但盡管多維超聲振動(dòng)磨削技術(shù)具有優(yōu)越的綜合加工性能，但是目前其仍存在一定的技術(shù)難題，例如存在著當(dāng)負(fù)載、溫度等條件變化時(shí)振速不穩(wěn)定，超聲振動(dòng)施加困難，超聲加工中的諧振頻率漂移、振動(dòng)振幅降低、加工效率降低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定，其諧振狀態(tài)的調(diào)節(jié)涉及到多臺超聲波發(fā)生器、換能器、工具與工件的匹配，人工實(shí)施起來比較困難等一系列問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種調(diào)節(jié)方便、性能可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適用于硬脆材料的超精密加工，能夠?qū)崿F(xiàn)多維超聲振動(dòng)與ELID磨削技術(shù)相復(fù)合的可控化的多維超聲ELID復(fù)合內(nèi)圓磨削試驗(yàn)裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置，包括工作臺和垂直設(shè)在工作臺上方的機(jī)床主軸，機(jī)床主軸下端同軸連接有刀柄，刀柄下部設(shè)置有Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)右側(cè)設(shè)置有ELID在線修整裝置，工作臺上表面水平設(shè)有固定板，固定板中部沿垂直方向設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸下端與固定板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸上端固定連接有與固定板平行的轉(zhuǎn)盤，固定板上設(shè)有位于轉(zhuǎn)軸一側(cè)的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)軸上套設(shè)有轉(zhuǎn)子，并且轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)子外圈設(shè)有定子，定子通過導(dǎo)線與電動(dòng)機(jī)連接，轉(zhuǎn)盤上設(shè)有X向超聲振動(dòng)系統(tǒng)和Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)盤上方設(shè)有圓形托盤，圓形托盤中心設(shè)有圓形卡盤，轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子、定子、轉(zhuǎn)盤、圓形托盤和圓形卡盤的中心線重合，工作臺右側(cè)設(shè)置有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
[0005]Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括固定架、Z向超聲波發(fā)生器、Z向超聲振動(dòng)換能器和Z向超聲振動(dòng)變幅桿，固定架套設(shè)在機(jī)床主軸下端部并與刀柄固定連接，固定架上自上而下套設(shè)有上感應(yīng)盤和下感應(yīng)盤，上感應(yīng)盤右側(cè)部通過緊固螺釘固定連接有連接盤，2向超聲振動(dòng)換能器設(shè)置在固定架內(nèi)，Z向超聲波發(fā)生器通過導(dǎo)線與Z向超聲振動(dòng)換能器連接，Z向超聲振動(dòng)換能器下端與Z向超聲振動(dòng)變幅桿上端連接，Z向超聲振動(dòng)變幅桿下端部伸出固定架并設(shè)置有砂輪，固定架、Z向超聲振動(dòng)換能器、Z向超聲振動(dòng)變幅桿、刀柄和機(jī)床主軸的中心線重合。
[0006]ELID在線修整裝置包括磨削液輸送管、磨削液噴嘴、支撐軸和ELID專用電源，磨削液輸送管的出液口與磨削液噴嘴的進(jìn)液口連接，磨削液噴嘴的噴液口朝向砂輪，支撐軸上部通過銷釘套設(shè)有固定套筒，固定套筒上端設(shè)有電磁吸盤，電磁吸盤上端吸附在連接盤的下表面，電磁吸盤上設(shè)置有手柄，支撐軸上設(shè)有外螺紋，支撐軸中部螺紋連接有兩個(gè)絕緣夾板，兩個(gè)絕緣夾板之間水平設(shè)有陽極連接架，兩個(gè)絕緣夾板夾緊陽極連接架右端部，陽極連接架左端部設(shè)有陽極碳刷，陽極碳刷包括金屬支架、連接管、第一彈簧和碳刷頭，金屬支架固定在陽極連接架左端部并且通過導(dǎo)線與ELID專用電源的陽極連接，連接管右端固定在陽極連接架左端，金屬支架左端與第一彈簧連接，第一彈簧設(shè)在連接管內(nèi)，第一彈簧左端與碳刷頭連接，碳刷頭右端滑動(dòng)連接在連接管左端部內(nèi)，碳刷頭左端與固定架外壁壓接配合，支撐軸底端設(shè)有陰極連接架，陰極連接架包括呈一體結(jié)構(gòu)的上套管和下套管，上套管螺紋連接在支撐軸底端，下套管水平設(shè)置，下套管內(nèi)同軸向設(shè)有內(nèi)螺桿，內(nèi)螺桿左端向左穿出下套管，下套管左端套設(shè)有左套管，左套管內(nèi)設(shè)有螺紋并與內(nèi)螺桿螺紋連接，內(nèi)螺桿右側(cè)與下套管螺紋連接，內(nèi)螺桿右端螺紋連接有與下套管右端頂壓配合的螺母，左套管左端設(shè)有陰極裝置，陰極裝置包括垂直設(shè)置的陰極絕緣外套管和位于陰極絕緣外套管內(nèi)的陰極銅質(zhì)內(nèi)套管，陰極絕緣外套管與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管同軸線設(shè)置，陰極絕緣外套管與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管之間通過均勻間隔設(shè)置的陶瓷滾珠連接，陰極絕緣外套管上端和下端均設(shè)有環(huán)狀絕緣蓋，環(huán)狀絕緣蓋下端卡接在陰極絕緣外套管與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管之間，陰極絕緣外套管右側(cè)面水平開設(shè)有通透的圓孔，圓孔內(nèi)水平設(shè)置有絕緣連接套管，絕緣連接套管左端與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管外側(cè)壁連接，陰極銅質(zhì)內(nèi)套管外側(cè)壁上設(shè)有位于絕緣連接套管內(nèi)的陰極電刷，陰極電刷右端連接有第二彈簧，第二彈簧右端固定設(shè)在絕緣連接套管內(nèi)壁上，第二彈簧通過導(dǎo)線與ELID專用電源的陰極連接，陰極絕緣外套管右側(cè)壁通過連接螺釘固定連接有絕緣墊片，左套管左端部外壁設(shè)有螺紋并螺紋連接在絕緣墊片內(nèi)。
[0007]X向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括X向超聲波發(fā)生器、X向超聲振動(dòng)換能器、X向超聲振動(dòng)變幅桿和X向超聲保持架；
[0008]Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括Y向超聲波發(fā)生器、Y向超聲振動(dòng)換能器、Y向超聲振動(dòng)變幅桿和Y向超聲保持架；
[0009]X向超聲保持架和Y向超聲保持架均垂直固定連接在轉(zhuǎn)盤邊緣，X向超聲保持架的中心和轉(zhuǎn)盤中心的連線與Y向超聲保持架的中心和轉(zhuǎn)盤的連線呈90度垂直交叉布置，X向超聲振動(dòng)變幅桿水平穿設(shè)在X向超聲保持架內(nèi)并與X向超聲保持架法蘭連接，Y向超聲振動(dòng)變幅桿水平穿設(shè)在Y向超聲保持架內(nèi)并與Y向超聲保持架法蘭連接，X向超聲振動(dòng)換能器設(shè)置在X向超聲振動(dòng)變幅桿上遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤中心的一端，X向超聲波發(fā)生器通過導(dǎo)線與X向超聲振動(dòng)換能器連接，Y向超聲振動(dòng)換能器設(shè)置在Y向超聲振動(dòng)變幅桿上遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤中心的一端，Y向超聲波發(fā)生器通過導(dǎo)線與Y向超聲振動(dòng)換能器連接，X向超聲振動(dòng)變幅桿和Y向超聲振動(dòng)變幅桿靠近轉(zhuǎn)盤中心的一端分別通過雙頭螺釘與圓形托盤固定連接。
[0010]計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器、等效電路、濾波電路、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)處理裝置，X向超聲波發(fā)生器、Y向超聲波發(fā)生器和Z向超聲波發(fā)生器分別通過導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)處理裝置連接，霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器與ELID專用電源相連。
[0011]采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、本實(shí)用新型通過在加工中心機(jī)床主軸上設(shè)置Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)床主軸下方設(shè)置能X、Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)床主軸右側(cè)設(shè)置ELID在線修整裝置，機(jī)床右側(cè)設(shè)置計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可根據(jù)工作要求進(jìn)行砂輪ELID在線修整與否，并能通過機(jī)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超聲ELID內(nèi)圓磨削的多維可控化，對于這種可用于各種材料加工的高效鏡面加工技術(shù)(超聲ELID內(nèi)圓磨削技術(shù))機(jī)理的研究，推進(jìn)其在國防、航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要的意義；
[0013]2、本實(shí)用新型在加工工件時(shí)，首先將待加工的工件通過圓形卡盤固定在圓形托盤上，打開電動(dòng)機(jī)，通過轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤、圓形托盤、工件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，砂輪安裝在Z向超聲振動(dòng)變幅桿下端，打開Z向超聲波發(fā)生器，通過Z向超聲振動(dòng)換能器和Z向超聲振動(dòng)變幅桿實(shí)現(xiàn)砂輪的Z向超聲振動(dòng)，并使磨削液噴嘴處于陰極銅質(zhì)內(nèi)套管和砂輪的上方，工作時(shí)打開磨削液噴嘴使砂輪在進(jìn)行ELID修整的同時(shí)，能帶走部分磨削熱量，提高加工效果，圓形托盤分別通過雙頭螺釘與X向超聲振動(dòng)變幅桿和Y向超聲振動(dòng)變幅桿固定連接，打開X向超聲波發(fā)生器，通過X向超聲振動(dòng)換能器實(shí)現(xiàn)工件的X向超聲振動(dòng)，打開Y向超聲波發(fā)生器，通過Y向超聲振動(dòng)換能器實(shí)現(xiàn)工件的Y向超聲振動(dòng)，ELID專用電源的正極通過陽極碳刷與砂輪相連，ELID專用電源的負(fù)極與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管相連，形成閉合回路，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器同時(shí)采集砂輪、工件和ELID在線修整裝置的狀態(tài)及相互影響程度，再自動(dòng)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)給出反饋控制，使得超聲ELID復(fù)合內(nèi)圓磨削得以動(dòng)態(tài)、和諧、優(yōu)化地進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制的砂輪一維(Z向)，工件一維(X向一維，Y向一維)，工件二維(XY向)，以及砂輪和工件三維(Χ、Υ、Ζ向)的超聲ELID內(nèi)圓復(fù)合磨削加工方式；
[0014]3、本實(shí)用新型的ELID在線修整裝置采用電磁吸盤吸附在連接盤的下表面，并通過電磁吸盤上的手柄安裝或拆卸，操作十分方便，支撐軸上通過兩個(gè)絕緣夾板調(diào)節(jié)陽極連接架的位置，從而使陽極碳刷與機(jī)床主軸上的導(dǎo)電零件壓接，陰極連接架通過內(nèi)螺桿與左套管的螺紋配合調(diào)節(jié)陰極裝置的位置，并采用螺母緊固，采用上述裝置，調(diào)節(jié)方便，操作簡便，降低了對操作人員的操作難度；
[0015]4、本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器將采集高頻直流脈沖ELID專用電源輸出端正負(fù)電極間的電流和電壓信號，等效電路采集多維超聲振動(dòng)加工中砂輪、工件以及ELID在線修整裝置工作時(shí)的狀態(tài)信號，采集到的信號經(jīng)過等效電路處理，與霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器得到的信號一起傳遞給濾波電路，然后傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換并最終傳輸給計(jì)算機(jī)處理裝置，計(jì)算機(jī)處理裝置根據(jù)收到的信號分別轉(zhuǎn)化為表征工作狀態(tài)的砂輪、工件和ELID在線修整的系統(tǒng)特征值，并將上述直接或間接的物理量進(jìn)行圖形和數(shù)據(jù)的顯示計(jì)算機(jī)處理裝置，依據(jù)砂輪、工件和ELID在線修整的系統(tǒng)特征值，直接調(diào)控ELID專用電源的輸出電壓和電流，X向超聲波發(fā)生器、Y向超聲波發(fā)生器、Z向超聲波發(fā)生器的輸出頻率和電壓，達(dá)到實(shí)時(shí)在線反饋、調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)加工效果的目的。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的X向超聲振動(dòng)系統(tǒng)和Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是圖2中A處的放大圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型的ELID在線修整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是圖4中B處的放大圖；
[0021]圖6是圖3中陰極裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是圖6中A-A剖視圖；
[0023]圖8是本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理框架圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1-8所示，本實(shí)用新型的自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置，包括工作臺I和垂直設(shè)在工作臺I上方的機(jī)床主軸2，機(jī)床主軸2下端同軸連接有刀柄3，刀柄3下部設(shè)置有Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)右側(cè)設(shè)置有ELID在線修整裝置，工作臺I上表面水平設(shè)有固定板4，固定板4中部沿垂直方向設(shè)有轉(zhuǎn)軸5，轉(zhuǎn)軸5下端與固定板4轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸5上端固定連接有與固定板4平行的轉(zhuǎn)盤6，固定板4上設(shè)有位于轉(zhuǎn)軸5—側(cè)的電動(dòng)機(jī)7，轉(zhuǎn)軸5上套設(shè)有轉(zhuǎn)子8，并且轉(zhuǎn)子8與轉(zhuǎn)軸5固定連接，轉(zhuǎn)子8外圈設(shè)有定子9，定子9通過導(dǎo)線10與電動(dòng)機(jī)7連接，轉(zhuǎn)盤6上設(shè)有X向超聲振動(dòng)系統(tǒng)和Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)盤6上方設(shè)有圓形托盤11，圓形托盤11中心設(shè)有圓形卡盤12，轉(zhuǎn)軸5、轉(zhuǎn)子8、定子9、轉(zhuǎn)盤6、圓形托盤11和圓形卡盤12的中心線重合，工作臺I右側(cè)設(shè)置有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
[0025]Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括固定架13、Z向超聲波發(fā)生器14、Z向超聲振動(dòng)換能器15和Z向超聲振動(dòng)變幅桿16，固定架13套設(shè)在機(jī)床主軸2下端部并與刀柄3固定連接，固定架13上自上而下套設(shè)有上感應(yīng)盤17和下感應(yīng)盤18，上感應(yīng)盤17右側(cè)部通過緊固螺釘19固定連接有連接盤20，Z向超聲振動(dòng)換能器15設(shè)置在固定架13內(nèi)，Z向超聲波發(fā)生器14通過導(dǎo)線10與Z向超聲振動(dòng)換能器15連接，Z向超聲振動(dòng)換能器15下端與Z向超聲振動(dòng)變幅桿16上端連接，Z向超聲振動(dòng)變幅桿16下端部伸出固定架13并設(shè)置有砂輪21，固定架13、Z向超聲振動(dòng)換能器15、Z向超聲振動(dòng)變幅桿16、刀柄3和機(jī)床主軸2的中心線重合。
[0026]ELID在線修整裝置包括磨削液輸送管64、磨削液噴嘴22、支撐軸23和ELID專用電源24，磨削液輸送管64的出液口與磨削液噴嘴22的進(jìn)液口連接，磨削液噴嘴22的噴液口朝向砂輪21，支撐軸23上部通過銷釘25套設(shè)有固定套筒26，固定套筒26上端設(shè)有電磁吸盤27，電磁吸盤27上端吸附在連接盤20的下表面，電磁吸盤27上設(shè)置有手柄28，支撐軸23上設(shè)有外螺紋，支撐軸23中部螺紋連接有兩個(gè)絕緣夾板29，兩個(gè)絕緣夾板29之間水平設(shè)有陽極連接架30，兩個(gè)絕緣夾板29夾緊陽極連接架30右端部，陽極連接架30左端部設(shè)有陽極碳刷，陽極碳刷包括金屬支架31、連接管65、第一彈簧32和碳刷頭33，金屬支架31固定在陽極連接架30左端部并且通過導(dǎo)線10與ELID專用電源24的陽極連接，連接管65右端固定在陽極連接架30左端，金屬支架31左端與第一彈簧32連接，第一彈簧32設(shè)在連接管65內(nèi)，第一彈簧32左端與碳刷頭33連接，碳刷頭33右端滑動(dòng)連接在連接管65左端部內(nèi)，碳刷頭33左端與固定架13外壁壓接配合，支撐軸23底端設(shè)有陰極連接架，陰極連接架包括呈一體結(jié)構(gòu)的上套管34和下套管35，上套管34螺紋連接在支撐軸23底端，下套管35水平設(shè)置，下套管35內(nèi)同軸向設(shè)有內(nèi)螺桿36，內(nèi)螺桿36左端向左穿出下套管35，下套管35左端套設(shè)有左套管37，左套管37內(nèi)設(shè)有螺紋并與內(nèi)螺桿36螺紋連接，內(nèi)螺桿36右側(cè)與下套管35螺紋連接，內(nèi)螺桿36右端螺紋連接有與下套管35右端頂壓配合的螺母66，左套管37左端設(shè)有陰極裝置，陰極裝置包括垂直設(shè)置的陰極絕緣外套管38和位于陰極絕緣外套管38內(nèi)的陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39，陰極絕緣外套管38與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39同軸線設(shè)置，Z向超聲振動(dòng)變幅桿16穿過陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39，陰極絕緣外套管38與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39之間通過均勻間隔設(shè)置的陶瓷滾珠62連接，陰極絕緣外套管38上端和下端均設(shè)有環(huán)狀絕緣蓋63，環(huán)狀絕緣蓋63下端卡接在陰極絕緣外套管38與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39之間，陰極絕緣外套管38右側(cè)面水平開設(shè)有通透的圓孔40，圓孔40內(nèi)水平設(shè)置有絕緣連接套管41，絕緣連接套管41左端與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39外側(cè)壁連接，陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39外側(cè)壁上設(shè)有位于絕緣連接套管41內(nèi)的陰極電刷42，陰極電刷42右端連接有第二彈簧43，第二彈簧43右端固定設(shè)在絕緣連接套管41內(nèi)壁上，第二彈簧43通過導(dǎo)線10與ELID專用電源24的陰極連接，陰極絕緣外套管38右側(cè)壁通過連接螺釘44固定連接有絕緣墊片45，左套管37左端部外壁設(shè)有螺紋并螺紋連接在絕緣墊片45內(nèi)。
[0027]X向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括X向超聲波發(fā)生器46、X向超聲振動(dòng)換能器47、X向超聲振動(dòng)變幅桿48和X向超聲保持架49;
[0028]Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括Y向超聲波發(fā)生器50、Y向超聲振動(dòng)換能器51、Y向超聲振動(dòng)變幅桿52和Y向超聲保持架53;
[0029]X向超聲保持架49和Y向超聲保持架53均垂直固定連接在轉(zhuǎn)盤6邊緣，X向超聲保持架49的中心和轉(zhuǎn)盤6中心的連線與Y向超聲保持架53的中心和轉(zhuǎn)盤6的連線呈90度垂直交叉布置，X向超聲振動(dòng)變幅桿48水平穿設(shè)在X向超聲保持架49內(nèi)并與X向超聲保持架49法蘭連接，Y向超聲振動(dòng)變幅桿52水平穿設(shè)在Y向超聲保持架53內(nèi)并與Y向超聲保持架53法蘭連接，X向超聲振動(dòng)換能器47設(shè)置在X向超聲振動(dòng)變幅桿48上遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤6中心的一端，X向超聲波發(fā)生器46通過導(dǎo)線10與X向超聲振動(dòng)換能器47連接，Y向超聲振動(dòng)換能器51設(shè)置在Y向超聲振動(dòng)變幅桿52上遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤6中心的一端，Y向超聲波發(fā)生器50通過導(dǎo)線10與Y向超聲振動(dòng)換能器51連接，X向超聲振動(dòng)變幅桿48和Y向超聲振動(dòng)變幅桿52靠近轉(zhuǎn)盤6中心的一端分別通過雙頭螺釘54與圓形托盤11固定連接。
[0030]計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括霍爾電流傳感器55、霍爾電壓傳感器56、等效電路57、濾波電路58、數(shù)據(jù)采集卡59和計(jì)算機(jī)處理裝置60，Χ向超聲波發(fā)生器46、Υ向超聲波發(fā)生器50和Z向超聲波發(fā)生器14分別通過導(dǎo)線10與計(jì)算機(jī)處理裝置60連接，霍爾電流傳感器55和霍爾電壓傳感器56與ELID專用電源24相連。
[0031]本實(shí)用新型的工作過程為:首先將待加工的工件61通過圓形卡盤12固定在圓形托盤11上，打開電動(dòng)機(jī)7，通過轉(zhuǎn)軸5帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤6、圓形托盤11、工件61進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，砂輪21安裝在Z向超聲振動(dòng)變幅桿16下端，打開Z向超聲波發(fā)生器14，通過Z向超聲振動(dòng)換能器15和Z向超聲振動(dòng)變幅桿16實(shí)現(xiàn)砂輪21的Z向超聲振動(dòng)，并使磨削液噴嘴22處于陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39和砂輪21的上方，工作時(shí)打開磨削液噴嘴22使砂輪21在進(jìn)行ELID修整的同時(shí)，能帶走部分磨削熱量，提高加工效果，圓形托盤11分別通過雙頭螺釘54與X向超聲振動(dòng)變幅桿48和Y向超聲振動(dòng)變幅桿52固定連接，打開X向超聲波發(fā)生器46，通過X向超聲振動(dòng)換能器47實(shí)現(xiàn)工件61的X向超聲振動(dòng)，打開Y向超聲波發(fā)生器50，通過Y向超聲振動(dòng)換能器51實(shí)現(xiàn)工件61的Y向超聲振動(dòng)，ELID專用電源24的正極通過陽極碳刷與砂輪21相連，ELID專用電源24的負(fù)極與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管39相連，形成閉合回路，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過霍爾電流傳感器55、霍爾電壓傳感器56同時(shí)采集砂輪21、工件61和ELID在線修整裝置的狀態(tài)及相互影響程度，再自動(dòng)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)給出反饋控制，使得超聲ELID復(fù)合內(nèi)圓磨削得以動(dòng)態(tài)、和諧、優(yōu)化地進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制的砂輪21—維(Z向)，工件61—維(X向一維，Y向一維)，工件61二維(XY向)，以及砂輪21和工件61三維(X、Y、Z向)的超聲ELID內(nèi)圓復(fù)合磨削加工方式;計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中霍爾電流傳感器55和霍爾電壓傳感器56將采集高頻直流脈沖ELID專用電源24輸出端正負(fù)電極間的電流和電壓信號，等效電路57采集多維超聲振動(dòng)加工中砂輪21、工件61以及ELID在線修整裝置工作時(shí)的狀態(tài)信號，采集到的信號經(jīng)過等效電路57處理，與霍爾電流傳感器55、霍爾電壓傳感器56得到的信號一起傳遞給濾波電路58，然后傳輸給數(shù)據(jù)采集卡59，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換并最終傳輸給計(jì)算機(jī)處理裝置60，計(jì)算機(jī)處理裝置60根據(jù)收到的信號分別轉(zhuǎn)化為表征工作狀態(tài)的砂輪21、工件61和ELID在線修整的系統(tǒng)特征值，并將上述直接或間接的物理量進(jìn)行圖形和數(shù)據(jù)的顯示計(jì)算機(jī)處理裝置60，依據(jù)砂輪21、工件61和ELID在線修整的系統(tǒng)特征值，直接調(diào)控ELID專用電源24的輸出電壓和電流，X向超聲波發(fā)生器46、Υ向超聲波發(fā)生器50、Ζ向超聲波發(fā)生器14的輸出頻率和電壓，達(dá)到實(shí)時(shí)在線反饋、調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)加工效果的目的。
[0032]本實(shí)施例并非對本實(shí)用新型的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置，包括工作臺和垂直設(shè)在工作臺上方的機(jī)床主軸，其特征在于:機(jī)床主軸下端同軸連接有刀柄，刀柄下部設(shè)置有Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)右側(cè)設(shè)置有ELID在線修整裝置，工作臺上表面水平設(shè)有固定板，固定板中部沿垂直方向設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸下端與固定板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸上端固定連接有與固定板平行的轉(zhuǎn)盤，固定板上設(shè)有位于轉(zhuǎn)軸一側(cè)的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)軸上套設(shè)有轉(zhuǎn)子，并且轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)子外圈設(shè)有定子，定子通過導(dǎo)線與電動(dòng)機(jī)連接，轉(zhuǎn)盤上設(shè)有X向超聲振動(dòng)系統(tǒng)和Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)盤上方設(shè)有圓形托盤，圓形托盤中心設(shè)有圓形卡盤，轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子、定子、轉(zhuǎn)盤、圓形托盤和圓形卡盤的中心線重合，工作臺右側(cè)設(shè)置有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置，其特征在于:Z向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括固定架、Z向超聲波發(fā)生器、Z向超聲振動(dòng)換能器和Z向超聲振動(dòng)變幅桿，固定架套設(shè)在機(jī)床主軸下端部并與刀柄固定連接，固定架上自上而下套設(shè)有上感應(yīng)盤和下感應(yīng)盤，上感應(yīng)盤右側(cè)部通過緊固螺釘固定連接有連接盤，2向超聲振動(dòng)換能器設(shè)置在固定架內(nèi)，Z向超聲波發(fā)生器通過導(dǎo)線與Z向超聲振動(dòng)換能器連接，Z向超聲振動(dòng)換能器下端與Z向超聲振動(dòng)變幅桿上端連接，Z向超聲振動(dòng)變幅桿下端部伸出固定架并設(shè)置有砂輪，固定架、Z向超聲振動(dòng)換能器、Z向超聲振動(dòng)變幅桿、刀柄和機(jī)床主軸的中心線重合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置，其特征在于:ELID在線修整裝置包括磨削液輸送管、磨削液噴嘴、支撐軸和ELID專用電源，磨削液輸送管的出液口與磨削液噴嘴的進(jìn)液口連接，磨削液噴嘴的噴液口朝向砂輪，支撐軸上部通過銷釘套設(shè)有固定套筒，固定套筒上端設(shè)有電磁吸盤，電磁吸盤上端吸附在連接盤的下表面，電磁吸盤上設(shè)置有手柄，支撐軸上設(shè)有外螺紋，支撐軸中部螺紋連接有兩個(gè)絕緣夾板，兩個(gè)絕緣夾板之間水平設(shè)有陽極連接架，兩個(gè)絕緣夾板夾緊陽極連接架右端部，陽極連接架左端部設(shè)有陽極碳刷，陽極碳刷包括金屬支架、連接管、第一彈簧和碳刷頭，金屬支架固定在陽極連接架左端部并且通過導(dǎo)線與ELID專用電源的陽極連接，連接管右端固定在陽極連接架左端，金屬支架左端與第一彈簧連接，第一彈簧設(shè)在連接管內(nèi)，第一彈簧左端與碳刷頭連接，碳刷頭右端滑動(dòng)連接在連接管左端部內(nèi)，碳刷頭左端與固定架外壁壓接配合，支撐軸底端設(shè)有陰極連接架，陰極連接架包括呈一體結(jié)構(gòu)的上套管和下套管，上套管螺紋連接在支撐軸底端，下套管水平設(shè)置，下套管內(nèi)同軸向設(shè)有內(nèi)螺桿，內(nèi)螺桿左端向左穿出下套管，下套管左端套設(shè)有左套管，左套管內(nèi)設(shè)有螺紋并與內(nèi)螺桿螺紋連接，內(nèi)螺桿右側(cè)與下套管螺紋連接，內(nèi)螺桿右端螺紋連接有與下套管右端頂壓配合的螺母，左套管左端設(shè)有陰極裝置，陰極裝置包括垂直設(shè)置的陰極絕緣外套管和位于陰極絕緣外套管內(nèi)的陰極銅質(zhì)內(nèi)套管，陰極絕緣外套管與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管同軸線設(shè)置，陰極絕緣外套管與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管之間通過均勻間隔設(shè)置的陶瓷滾珠連接，陰極絕緣外套管上端和下端均設(shè)有環(huán)狀絕緣蓋，環(huán)狀絕緣蓋下端卡接在陰極絕緣外套管與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管之間，陰極絕緣外套管右側(cè)面水平開設(shè)有通透的圓孔，圓孔內(nèi)水平設(shè)置有絕緣連接套管，絕緣連接套管左端與陰極銅質(zhì)內(nèi)套管外側(cè)壁連接，陰極銅質(zhì)內(nèi)套管外側(cè)壁上設(shè)有位于絕緣連接套管內(nèi)的陰極電刷，陰極電刷右端連接有第二彈簧，第二彈簧右端固定設(shè)在絕緣連接套管內(nèi)壁上，第二彈簧通過導(dǎo)線與ELID專用電源的陰極連接，陰極絕緣外套管右側(cè)壁通過連接螺釘固定連接有絕緣墊片，左套管左端部外壁設(shè)有螺紋并螺紋連接在絕緣墊片內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置，其特征在于:x向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括X向超聲波發(fā)生器、X向超聲振動(dòng)換能器、X向超聲振動(dòng)變幅桿和X向超聲保持架； Y向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括Y向超聲波發(fā)生器、Y向超聲振動(dòng)換能器、Y向超聲振動(dòng)變幅桿和Y向超聲保持架； X向超聲保持架和Y向超聲保持架均垂直固定連接在轉(zhuǎn)盤邊緣，X向超聲保持架的中心和轉(zhuǎn)盤中心的連線與Y向超聲保持架的中心和轉(zhuǎn)盤的連線呈90度垂直交叉布置，X向超聲振動(dòng)變幅桿水平穿設(shè)在X向超聲保持架內(nèi)并與X向超聲保持架法蘭連接，Y向超聲振動(dòng)變幅桿水平穿設(shè)在Y向超聲保持架內(nèi)并與Y向超聲保持架法蘭連接，X向超聲振動(dòng)換能器設(shè)置在X向超聲振動(dòng)變幅桿上遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤中心的一端，X向超聲波發(fā)生器通過導(dǎo)線與X向超聲振動(dòng)換能器連接，Y向超聲振動(dòng)換能器設(shè)置在Y向超聲振動(dòng)變幅桿上遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤中心的一端，Y向超聲波發(fā)生器通過導(dǎo)線與Y向超聲振動(dòng)換能器連接，X向超聲振動(dòng)變幅桿和Y向超聲振動(dòng)變幅桿靠近轉(zhuǎn)盤中心的一端分別通過雙頭螺釘與圓形托盤固定連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)控制化內(nèi)圓多維超聲振動(dòng)與ELID復(fù)合磨削試驗(yàn)裝置，其特征在于:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器、等效電路、濾波電路、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)處理裝置，X向超聲波發(fā)生器、Y向超聲波發(fā)生器和Z向超聲波發(fā)生器分別通過導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)處理裝置連接，霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器與ELID專用電源相連。
【文檔編號】B24B57/02GK205438028SQ201620194603
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】陳凡, 趙波, 童景琳, 卞平艷, 賈曉鳳, 范凱洋, 趙彬彬, 殷森, 王亮亮
【申請人】河南理工大學(xué)