一種帶電火花的磨削加工方法

2023-09-19 23:31:55 2

專利名稱：一種帶電火花的磨削加工方法
技術領域：
本發明涉及一種磨削加工方法，具體地說是涉及一種裝置於磨床上帶 電火花的磨削加工方法。
背景技術：
磨削加工是利用設置在磨床上的磨具對工件表面進行摩擦加工的一種 方法，大多數的磨削加工使用的是高速旋轉的砂輪對工件進行磨削，少數 的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進行加工，如珩磨機、超精加 工工具機、砂帶磨床、研磨機和拋光機等。磨削加工能加工硬度較高的材料， 如淬硬鋼、硬質合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石，也能作高 精度、表面粗糙度很小的磨削和高效率的磨削，如強力磨削等。普通磨削 加工由於局限於砂輪的硬度，難於或不能加工硬度很高的材料，如工具機用 的切削刀具、金剛石砂輪等。其加工技術的開發仍是當今世界的一個研究 課題。目前超硬刀具的加工方法主要有機械磨削、超聲加工等。機械磨削 是最為常用的加工方法，這種方法必須是高剛度的磨床，加工效率低、砂 輪損耗大；超聲加工主要用於超硬刀具的拋光，其粗、中拋光效率低，金 剛石研磨粉消耗量大。但隨著科學技術的發展，在機械加工領域，高硬度，形狀複雜的零件 愈來愈多，就需要成型的金剛石砂輪來進行加工，由於金剛石砂輪硬度高， 難以被加工，現有的一般加工方式為通過兩個金剛石砂輪互磨形成機械磨 損來實現形狀的成型，缺點是效率低，砂輪磨損快，整動大，砂輪表面的 粗糙度不易控制。發明內容本發明的目的是為了解決現有技術中，磨床在在加工加工高硬度材料 如金剛石砂輪成型存在的效率低、砂輪磨損快、振動大、砂輪表面的粗糙 度不易控制、安全性低等缺點。本發明的目的是這通過如下的技術方案實 現的一種帶電火花的磨削加工方法，包括相對磨擦接觸的能導電的被加工 金屬金剛石砂輪和能導電的金屬金剛石砂輪，其改進在於被加工金屬金 剛石砂輪和金屬金剛石砂輪分別與同一個直流電源的正負極分別連接，金 屬金剛石砂輪(5)接電源正極，被加工金屬金剛石砂輪(4)接電源負極。 在金屬金剛石砂輪對被加工金屬金剛石砂輪進行磨擦加工時，直流電源導 通，電的正負極相接觸後，其間介質被擊穿後，即產生電火花。由於電火 花是一種自激放電，火花放電的"冷極"特性(即通道能量轉換的熱能來不 及傳至電極縱深)，使通道能量作用於極小範圍。通道能量的作用，可使電 極局部被腐蝕，利用火花放電時產生的腐蝕現象對高強度材料的加工。同 時，金屬金剛石砂輪對被加工金屬金剛石砂輪進行磨削，雙重外力作用下， 提高了高硬度材料的加工效率。由於被加工金屬金剛石砂輪和金屬金剛石砂輪在工作時都處於旋轉 狀態，導線難以與其聯接，因此在固定被加工金屬金剛石砂輪和金屬金剛 石砂輪的轉軸旁還設置了電接器，通過電接器將電傳導到金屬金剛石砂輪 和金屬金剛石砂輪。電接器的結構為電接器由膠木、石墨碳刷和石墨碳刷套組成；石墨碳刷套一端沿軸向 方向開有與石墨碳刷大小相適應的孔，孔的底壁內設有彈簧，石墨碳刷的 一端位於此孔內，端面與彈簧相接觸。設於砂輪附近的電接器的石墨碳刷 一端端面與砂輪相摩擦接觸，設於被被加工金屬金剛石砂輪附近與被被加 工金屬金剛石砂輪表面導電摩擦導電接觸，石墨碳刷套位於膠木上。彈簧 的目的是使碳刷伸縮自如，既能保證其與砂輪的良好接觸，又能減少摩擦 力，避免對砂輪的剛性損壞。再另設一臺直流供電電源，直流供電電源的 兩極分別與兩電接器的接電端相接，打開直流電源的電源開關，電接器即 可通電，再通過石墨碳刷將接入的直流電採用導電摩擦接觸輸送到被加工 金屬金剛石砂輪和被加工金屬金剛石砂輪，電的正負極相接觸後，其間介 質被擊穿後，即產生電火花。為防止工具機導電，在金屬金剛石砂輪與工具機轉軸之間、被加工金屬金 剛石砂輪與轉軸之間還設有絕緣膠木。本發明具有如下優點1、 將電火花加工方式引入了磨削加工中，充分結合了電火花加工方式和磨床和磨削加工的優點，利用了電火花的腐蝕性，解決 了磨床在加工高硬度材料如金剛石砂輪存在的不易加工，振動 大，磨損快的難題。2、 所引入的為36V以下的安全直流電，結構簡單、操作方便、安 全可靠、噪音小、環保性好。


圖1為加工示意圖。 圖2電接器結構圖。圖中l是磨床機架；2是被加工金屬金剛石砂輪轉軸；3是金屬金剛石砂輪轉軸；4是被加工金屬金剛石砂輪；5是金屬金剛石砂輪；；6是整流 器；7是膠木；8是石墨碳刷；9是石墨碳刷套；10是投影屏；11是絕緣膠 木；12是彈簧具體實施方式
下面結合具體實施方式
，對本發明作進一步詳細的說明。 實施例一按如下方法安裝被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5到磨床上採用能夠相對磨擦接觸並且能夠導電的被加工金屬金剛石砂輪4和能 導電的金屬金剛石砂輪5，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5 通過孔軸配合分別固定在轉軸2和砂輪轉軸上3上，被加工金屬金剛石砂 輪4和金屬金剛石砂輪5分別通過電接器與同一個直流電源的正負極分別 連接，金屬金剛石砂輪5接電源正極，被加工金屬金剛石砂輪4接電源負 極，如圖1圖2所示，製作如下結構的電接器並將電接器固定在磨床上電接器由膠木7、石墨碳刷8和石墨碳刷套9組成；石墨碳刷套9一端 沿軸向方向開有與石墨碳刷8大小相適應的孔，孔的底壁，另一端端面分 別與被被加工金屬金剛石砂輪4或金屬金剛石砂輪5的表面導電摩擦接觸， 內設有彈簧12，石墨碳刷8的一端位於此孔內，端面與彈簧12相接觸。彈 簧的目的是使碳刷伸縮自如，既能保證其與金屬金剛石砂輪5的良好接觸， 又能減少摩擦力，避免對金屬金剛石砂輪5的剛性損壞。石墨碳刷套9位 於膠木7上。打開直流電源的電源開關，電接器即可通電，再通過石墨碳 刷8將接入的直流電採用導電摩擦接觸分別傳送到被被加工金屬金剛石砂 輪4和金屬金剛石砂輪5，電的正負極相接觸後，其間介質被擊穿後，即產 生電火花。由於電火花是一種自激放電，火花放電的"冷極"特性即通道能 量轉換的熱能來不及傳至電極縱深，使通道能量作用於極小範圍。通道能 量的作用，可使電極局部被腐蝕。利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料 對高強度材料的火花磨削加工。直流電源可由一個整流器通過輸入的交流電轉換為所需的直流電，調 節直流電源使得加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5兩端通過直流 電源所獲得的電壓差為5V。在金屬金剛石砂輪5對被加工金屬金剛石砂輪4進行磨擦加工時，直 流電源導通，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5的接觸部位產 生電火花，增加金屬金剛石砂輪5對被加工金屬金剛石砂輪4的磨擦加工 效率。實施例二按如下方法安裝被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5到磨床上採用能夠相對磨擦接觸並且能夠導電的被加工金屬金剛石砂輪4和能 導電的金屬金剛石砂輪5，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5 通過孔軸配合分別固定在轉軸2和砂輪轉軸上3上，被加工金屬金剛石砂 輪4和金屬金剛石砂輪5分別通過電接器與同一個直流電源的正負極分別 連接，金屬金剛石砂輪5接電源正極，被加工金屬金剛石砂輪4接電源負 極，如圖1圖2所示，製作如下結構的電接器並將電接器固定在磨床上 電接器由膠木7、石墨碳刷8和石墨碳刷套9組成；石墨碳刷套9一端沿軸向方向開有與石墨碳刷8大小相適應的孔，孔的底壁，另一端端面分 別與被被加工金屬金剛石砂輪4或金屬金剛石砂輪5的表面導電摩擦接觸， 內設有彈簧12，石墨碳刷8的一端位於此孔內，端面與彈簧12相接觸。彈 簧的目的是使碳刷伸縮自如，既能保證其與金屬金剛石砂輪5的良好接觸， 又能減少摩擦力，避免對金屬金剛石砂輪5的剛性損壞。石墨碳刷套9位 於膠木7上。打開直流電源的電源開關，電接器即可通電，再通過石墨碳 刷8將接入的直流電採用導電摩擦接觸分別傳送到被被加工金屬金剛石砂 輪4和金屬金剛石砂輪5，電的正負極相接觸後，其間介質被擊穿後，即產 生電火花。由於電火花是一種自激放電，火花放電的"冷極"特性即通道能 量轉換的熱能來不及傳至電極縱深，使通道能量作用於極小範圍。通道能 量的作用，可使電極局部被腐蝕。利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料 對高強度材料的火花磨削加工。直流電源可由一個整流器通過輸入的交流電轉換為所需的直流電，調 節直流電源使得加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5兩端通過直流 電源所獲得的電壓差為25V。在金屬金剛石砂輪5對被加工金屬金剛石砂輪4進行磨擦加工時，直 流電源導通，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5的接觸部位產 生電火花，增加金屬金剛石砂輪5對被加工金屬金剛石砂輪4的磨擦加工 效率。為達到工具機絕緣的目的，轉軸2與被加工金屬金剛石砂輪4之間、砂 輪轉軸3與金屬金剛石砂輪5之間還鑲套有筒形的絕緣膠木。實施例三按如下方法安裝被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5到磨床上採用能夠相對磨擦接觸並且能夠導電的被加工金屬金剛石砂輪4和能 導電的金屬金剛石砂輪5，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5 通過孔軸配合分別固定在轉軸2和砂輪轉軸上3上，被加工金屬金剛石砂 輪4和金屬金剛石砂輪5分別通過電接器與同一個直流電源的正負極分別 連接，金屬金剛石砂輪5接電源正極，被加工金屬金剛石砂輪4接電源負 極，如圖1圖2所示，製作如下結構的電接器並將電接器固定在磨床上 電接器由膠木7、石墨碳刷8和石墨碳刷套9組成；石墨碳刷套9一端 沿軸向方向開有與石墨碳刷8大小相適應的孔，孔的底壁，另一端端面分 別與被被加工金屬金剛石砂輪4或金屬金剛石砂輪5的表面導電摩擦接觸， 內設有彈簧12，石墨碳刷8的一端位於此孔內，端面與彈簧12相接觸。彈 簧的目的是使碳刷伸縮自如，既能保證其與金屬金剛石砂輪5的良好接觸， 又能減少摩擦力，避免對金屬金剛石砂輪5的剛性損壞。石墨碳刷套9位 於膠木7上。打開直流電源的電源開關，電接器即可通電，再通過石墨碳 刷8將接入的直流電採用導電摩擦接觸分別傳送到被被加工金屬金剛石砂 輪4和金屬金剛石砂輪5，電的正負極相接觸後，其間介質被擊穿後，即產 生電火花。由於電火花是一種自激放電，火花放電的"冷極"特性即通道能 量轉換的熱能來不及傳至電極縱深，使通道能量作用於極小範圍。通道能 量的作用，可使電極局部被腐蝕。利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料 對高強度材料的火花磨削加工。直流電源可由一個整流器通過輸入的交流電轉換為所需的直流電，調 節直流電源使得加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5兩端通過直流 電源所獲得的電壓差為12V。在金屬金剛石砂輪5對被加工金屬金剛石砂輪4進行磨擦加工時，直 流電源導通，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5的接觸部位產 生電火花，增加金屬金剛石砂輪5對被加工金屬金剛石砂輪4的磨擦加工效率o為達到加工可視的目的，在磨床上還設有投影屏10，工作時，被加工 金屬金剛石砂輪4正好能投影到投影屏10上，方便工人操作和往復加工。實施例四按如下方法安裝被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5到磨床上採用能夠相對磨擦接觸並且能夠導電的被加工金屬金剛石砂輪4和能 導電的金屬金剛石砂輪5，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5 通過孔軸配合分別固定在轉軸2和砂輪轉軸上3上，被加工金屬金剛石砂 輪4和金屬金剛石砂輪5分別通過電接器與同一個直流電源的正負極分別 連接，金屬金剛石砂輪5接電源正極，被加工金屬金剛石砂輪4接電源負極，如圖1圖2所示，製作如下結構的電接器並將電接器固定在磨床上電接器由膠木7、石墨碳刷8和石墨碳刷套9組成；石墨碳刷套9一端 沿軸向方向開有與石墨碳刷8大小相適應的孔，孔的底壁，另一端端面分 別與被被加工金屬金剛石砂輪4或金屬金剛石砂輪5的表面導電摩擦接觸， 內設有彈簧12,石墨碳刷8的一端位於此孔內，端面與彈簧12相接觸。彈 簧的目的是使碳刷伸縮自如，既能保證其與金屬金剛石砂輪5的良好接觸， 又能減少摩擦力，避免對金屬金剛石砂輪5的剛性損壞。石墨碳刷套9位 於膠木7上。打開直流電源的電源開關，電接器即可通電，再通過石墨碳 刷8將接入的直流電採用導電摩擦接觸分別傳送到被被加工金屬金剛石砂 輪4和金屬金剛石砂輪5，電的正負極相接觸後，其間介質被擊穿後，即產 生電火花。由於電火花是一種自激放電，火花放電的"冷極"特性即通道能 量轉換的熱能來不及傳至電極縱深，使通道能量作用於極小範圍。通道能 量的作用，可使電極局部被腐蝕。利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料 對高強度材料的火花磨削加工。直流電源可由一個整流器通過輸入的交流電轉換為所需的直流電，調 節直流電源使得加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5兩端通過直流 電源所獲得的電壓差為5V。在金屬金剛石砂輪5對被加工金屬金剛石砂輪4進行磨擦加工時，直 流電源導通，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5的接觸部位產 生電火花，增加金屬金剛石砂輪5對被加工金屬金剛石砂輪4的磨擦加工 效率。由於磨削加工效率隨電源電壓的升高而提高、表面粗糙度隨電源電 壓的降低而提高，故將加工分為第一階段和第二階段進行,第一階段設置較 高的電壓以提高生產加工效率，第二階段設置較低的電壓以被加工金屬金 剛石砂輪表面粗糙度。a)第一階段被定義為粗加工階段，被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛 石砂輪5兩端通過直流電源所獲得的電壓差為15V，所使用的砂輪粒度為 80#;打開直流電源的電源開關，電接器即可通電，再通過石墨碳刷8將接 入的直流電採用導電摩擦接觸分別傳送到被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5，電的正負極相接觸後，其間介質被擊穿後，即產生電火花。 山於電火花是一種自激放電，火花放電的"冷極"特性即通道能量轉換的熱 能來不及傳至電極縱深，使通道能量作用於極小範圍。通道能量的作用， 可使電極局部被腐蝕。利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料對高強度材 料的火花磨削加工。b)第二階段被定義為精加工階段，與第一階段的加工方法相同，不同之處在於被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5兩端通過直流電源所 獲得的電壓差為2V，砂輪粒度為200#為達到加工可視的目的，在磨床上還設有投影屏10，工作時，被被加 工金屬金剛石金屬金剛石砂輪5正好能投影到投影屏10上，方便工人操作和往復加工。實施例五實施例五與實施例四相同，不同之處在於第一階段被加工金屬金剛石砂輪 4和金屬金剛石砂輪5兩端通過直流電源所獲得的電壓差為20V，砂輪粒 度為100#，第二階段被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5兩端通 過直流電源所獲得的電壓差為5V，砂輪粒度為220#實施例六實施例五與實施例四相同，不同之處在於第一階段被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5兩端通過直流電源所獲得的電壓差為25V，砂輪粒 度為200#，第二階段被加工金屬金剛石砂輪4和金屬金剛石砂輪5兩端通 過直流電源所獲得的電壓差為8V，砂輪粒度為240#。
權利要求
1、一種帶電火花的磨削加工方法，包括相對磨擦接觸的能導電的被加工金屬金剛石砂輪(4)和能導電的金屬金剛石砂輪(5)，其特徵在於被加工金屬金剛石砂輪(4)和金屬金剛石砂輪(5)分別與同一個直流電源的正負極連接，金屬金剛石砂輪(5)接電源正極，被加工金屬金剛石砂輪(4)接電源負極，在金屬金剛石砂輪(5)對被加工金屬金剛石砂輪(4)進行磨擦加工時，直流電源導通，被加工金屬金剛石砂輪(4)和金屬金剛石砂輪(5)的接觸部位產生電火花，增加金屬金剛石砂輪(5)對加被加工金屬金剛石砂輪(4)的磨削加工效率。
2、 根據權利要求1所述的一種帶電火花的磨削加工方法，其特徵在於 所述被加工金屬金剛石砂輪(4)和金屬金剛石砂輪(5)兩端通過直流 電源所獲得的電壓差為2-25V。
3、 根據權利要求1或2所述的一種帶電火花的磨擦加工方法，其特徵 在於所述被加工金屬金剛石砂輪(4)金屬金剛石砂輪(5)兩端通過直 流電源所獲得的電壓差為15-25V。
4、 根據權利要求1或2或3所述的一種帶電火花的磨削加工方法，其 特徵在於所述被加工金屬金剛石砂輪(4)金屬金剛石砂輪(5)兩端通 過直流電源所獲得的電壓差為2-8V。
5、 根據權利要求1所述的一種帶電火花的磨削加工方法，其特徵在於 所述的加工方法分為第一階段和第二階段進行，第一階段被加工金屬金 剛石砂輪(4)和金屬金剛石砂輪(5)兩端通過直流電源所獲得的電壓 差為15-25V，所使用的砂輪粒度為80#-200#;第二階段被加工金屬金剛 石砂輪(4)和金屬金剛石砂輪(5)兩端通過直流電源所獲得的電壓差 為2-8V，砂輪粒度為200#-240#。
全文摘要
本發明公開了一種帶電火花的磨削加工方法，解決了普通磨削加工局限於砂輪的硬度，難於或不能加工硬度很高的材料，如工具機用的切削刀具、金剛石砂輪等。該技術方案中將電火花加工方式引入磨床的磨削加工中，充分結合了電火花加工方式和磨床加工的優點，利用了電火花的腐蝕性，解決了磨床在加工高硬度材料如金剛石砂輪存在的不易加工，振動大，磨損快的難題，其結構簡單、操作方便、安全可靠、噪音小、環保性，通用性強，易於替換。
文檔編號B24B1/00GK101234476SQ20071004987
公開日2008年8月6日 申請日期2007年8月30日 優先權日2007年8月30日
發明者馬家騄 申請人:馬家騄