专利名称：一种电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种电解与磁力研磨复合加工功能机床主轴系统，特别是一种可以分别 进行电解加工、磁力研磨加工和电解磁力研磨复合加工电解与磁力研磨复合加工机床的主 轴系统，属于电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统的改造技术。
背景技术：
电解加工是特种加工和先进制造技术中的重要组成部分，它的加工过程和普通的 机械加工存在不同，具有加工过程中没有宏观力、加工范围广、生产率高、表面质量好、工具 阴极无损耗等显著优点，尤其适合于难加工材料和复杂形状零件的加工，在兵器、汽车、医 疗器材、电子、模具等行业中已得到了广泛应用。磁力研磨是磨料在磁力线的作用下形成磨 料刷而进行加工的加工方法，研磨压力可以通过改变磁场强度来实现；通过改变磁场强度 可以调节磁性磨料的保持力，可以控制磁性磨料的自动供给、排出及回收，在滚压过程中， 被研磨工件表面产生的塑性变形很小，研磨热低、残余应力小，零件研磨后变形量小，柔性 的研磨刷，可以研磨外形复杂的零件，对内腔表面的研磨尤为明显，磁性磨粒的自锐性好， 增强了磨削能力，去除率高，具有改善形状精度(圆度、同轴度)的能力，研磨时温升小，工件 不易变形；可以高效切除工件表面材料，使加工表面光洁平整；工件表面由于交变励磁，提 高了机械物理性能，研磨时，磁性磨料、粉尘等由于受磁场的作用，无飞散，能保持工作环境 清洁，有益身体健康，磨具无需进行磨损补偿、无需修整，可实现复杂凹型表面加工。电解磁 力研磨兼有电解加工和磁力研磨加工的优点，因其是在电解、磁性磨料研磨和洛伦兹力的 三重作用下研磨工件的，因此比单一的磁力研磨加工效率高；有电解液的冷却，热变形比较 小；与材料的硬度无关，可以加工难加工材料；不会产生烧伤的缺陷。电解磁力研磨复合加工的进液系统，一般采用旋转接头和水泵组成，工作液在旋 转接头到加工工具间的距离内流过会产生压力的沿程损失，不利于电解磁力研磨加工的进 行；循环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会影响加工的效 果。另外研究表明，在电解、磁力研磨和电解磁力研磨的过程中复合微小的振动，可以明显 的提高加工效率。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种本发明可以实现电解加工、磁力研磨 加工和电解磁力研磨复合加工功能的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统。本发明设 计合理，方便实用，加工质量好，且可显著提高加工效率。本发明的技术方案是本发明的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，包括 有动力及传动部分、自吸式结构部分、电磁回路系统部分、高频振动部分、复合加工工具部 分，其中动力及传动部分包括有动力电机、电机同步带轮、主轴同步带轮、主轴传动端、主轴 传动螺栓、主轴受动端，其中动力电机固定在主轴固定板上，电机同步带轮通过平键安装 在动力电机上实现安装固定，主轴同步带轮通过平键安装在主轴传动端的上端实现固定，电机同步带轮与主轴同步带轮两个同步带轮之间用同步带进行连接，主轴传动端与主轴受 动端通过主轴传动螺栓连接；自吸式结构部分包括设有进液嘴的进液筒、泵式叶轮装置，其 中泵式叶轮装置装设在进液筒内，且泵式叶轮装置装设在主轴传动端与主轴受动端之间， 泵式叶轮装置的两端分别用与主轴传动端及主轴受动端接触端面为定位面实现定位，主轴 传动端、泵式叶轮装置及主轴受动端通过主轴传动螺栓连接；复合加工工具部分包括有复 合加工工具、复合工具安装座、电解电极、磁力研磨磁极，电解电极和磁力研磨磁极紧固在 复合工具安装座上，复合加工工具通过复合工具安装座固装在主轴受动端上；电磁回路系 统部分包括电磁线圈架、电磁线圈，其中电磁线圈架套装在主轴受动端上，电磁线圈装设 在电磁线圈架上；入电及导电部分包括帽式导电滑环，其中帽式导电滑环的固定端与电源 连接，帽式导电滑环的旋转端与主轴传动端铰接，高频振动部分包括有振动电机、光杆、滑 块、振动曲柄块、振动块、连杆，其中振动曲柄块装设在振动电机的输出轴上，振动块安装在 振动曲柄块内，能使振动块沿着振动曲柄块中的调节槽的自由度方向运动的振幅调节螺栓 安装在振动曲柄块的一端，连杆的一端与振动块连接，连杆的另一端与主轴固定板连接， 滑块安装固定在主轴固定板上，且滑块中间的孔与光杆紧密配合。上述连杆的另一端通过轴承、用紧固螺栓和主轴固定板连接；上述滑块用沉头紧 固螺栓安装固定在主轴固定板上；上述光杆上设有光杆上顶板、光杆下顶板，光杆安装在 光杆安装底座上，且光杆上还套装有缓冲弹簧，实现缓冲弹簧沿光杆轴向导向压缩和伸长 运动。上述主轴固定板上还装设有由主轴配重轮、配重绳、配重块、配重锁定块组成的配 重机构，其中主轴配重轮用紧固螺栓安装固定在主轴固定板上，上述配重块和配重绳连接， 配重绳经过光杆振动座配重轮、主轴配重轮和配重锁定块连接，并用紧固螺栓固定，光杆振 动座配重轮固定在光杆上顶板上；上述光杆上顶板及光杆下顶板通过光杆角铁与光杆安装 底座固定连接，其中光杆角铁是直角形的角铁，光杆角铁一端用紧固螺栓和光杆安装底座 固定连接，光杆角铁另一端和光杆上顶板及光杆下顶板固定连接；上述振动电机通过振动 电机紧固螺栓及光杆安装底座固定在主轴固定板上，其中振动电机紧固螺栓一端通过电机 法兰上的安装孔和振动电机连接，另一端通过螺纹孔和光杆安装底座铰接，实现振动电机 的定位安装，主轴配重轮安装固定在配重轮轴承座上，配重轮轴承座以底面为安装面用紧 固螺栓固定在主轴固定板上；上述进液筒的两端分别通过紧固螺栓固定有上端盖及下端 盖；主轴固定套用紧固螺栓固定在主轴固定板上。上述主轴传动端及主轴受动端分别支承在上端陶瓷深沟球轴承和下端陶瓷深沟 球轴承上，上端陶瓷深沟球轴承和下端陶瓷深沟球轴承分别安装在上端轴承座和下端轴承 座内，上端轴承座、下端轴承座和主轴固定套通过紧固螺栓固定在主轴固定板上，实现主轴 的安装定位；上述上端陶瓷深沟球轴承和下端陶瓷深沟球轴承设在主轴传动端及主轴受 动端的上弹性挡圈和下弹性挡圈处，上弹性挡圈和下弹性挡圈固定在主轴传动端及主轴受 动端的挡圈槽中。上述电磁线圈固定套卡紧固定在电磁线圈固定套内设有的开口处、并用紧固螺栓 拧紧，电磁线圈架通过紧固螺栓和电磁线圈固定套上的螺栓槽安装在主轴固定板上，实现 安装定位；上述动力电机用紧固螺栓安装定位在直角形的动力电机固定板上，动力电机固 定板的另一端用螺栓安装在主轴固定板上。
上述电解电极为铜材料，磁力研磨磁极采用铁磁性材料，磁力研磨磁极和电解 电极依次间隔、相互绝缘安装，且磁力研磨磁极的轴向高度低于电解电极的轴向高度，上述 磁力研磨磁极沿圆周依次间隔分布，上述电解电极和磁力研磨磁极用陶瓷螺钉紧固在复合 工具安装座上。上述主轴受动端上还设有内嵌铜管，内嵌铜管采用通过螺纹与主轴受动端通孔的 内壁安装定位；上述主轴受动端的外壁和主轴受动端的通孔内壁之间添加密封胶，主轴受 动端和外部的主轴受动端的通孔紧密结合。上述帽式导电滑环的旋转端通过标准管螺纹与主轴传动端上端的盲孔铰接，帽式 导电滑环的中部设有能将电流传送至帽式导电滑环的旋转端的触点；上述电磁线圈的外侧 还装设有电磁线圈固定套，电磁线圈固定套通过主轴固定板及紧固螺钉安装定位在主轴受 动端上；上述主轴传动螺栓的侧面和泵式叶轮装置的通孔孔壁接触。上述主轴传动端和主轴受动端的轴肩处分别装设有上端机械密封和下端机械密 封，且上端机械密封和下端机械密封与进液筒紧密安装在一起不进行相对运动；上述上端 机械密封和下端机械密封的外侧还设有上端橡胶密封圈及下端橡胶密封圈。上述复合加工工具的电解液出口处采用能起到改变电解液流场的效果倒角结构； 上述主轴传动端与主轴受动端通过四个主轴传动螺栓连接。本发明与现有技术相比，具有如下优点
1)本发明采用泵式叶轮装置，主轴旋转过程就可以起到补偿和增加电解液沿程压力， 消除了高速转动中主轴传动螺栓形成的封闭效应，使液体容易进入进液腔，并可搅拌电解 液使磨料和电解液混合更均勻，无需另外的设备。2)本发明复合加工工具采用不同金属、依次间隔、相互绝缘的安装方式形成，用陶 瓷螺钉固定在复合工具安装座上，轴向高度不同，可以同时满足电解和磁力研磨不同加工 间隙的要求，结构简单，电解液可以从没有研磨刷存在的电解电极与工件之间的间隙流出， 避免形成封闭腔而堵塞。3)本发明附加的光杆曲柄振动系统实现了加工过程中Z向的振动功能，结构简 单、成本低。4)本发明电磁线圈装置采用Z向位置可调节的电磁线圈装置和紧固螺栓安装在 主轴受动端，形成开环的可调的磁路系统。可以沿固定螺栓槽调整位置，使其尽量靠近复合 加工工具，然后紧固固定，可以大大提高磁场利用率，减小损失，结构方便易行且效果明显。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的电解与磁力研磨复合加工机床的 主轴系统。
图1为本发明的主轴系统等轴侧示意图。图2为本发明的主轴模块侧视图。图3为本发明的光杆振动模块左右等轴侧示意图。图4为本发明的光杆振动模块原理图。图5为本发明的旋转主轴结构体剖视图示意图。图6为本发明的主轴剖视图局部放大图。
图7为本发明的泵式叶轮装置示意图。图8为本发明的复合加工工具左右等轴侧示意图。图1至图8中的标号名称1、电机同步带轮，2、动力电机，3、光杆上顶板，4、滑块， 5、光杆安装底座，6、配重轮轴承座，7、配重块，8、光杆角铁，9、光杆下顶板，10、缓冲弹簧， 11、配重锁定块，12、电磁线圈固定套，13、复合加工工具，14、主轴固定套，15、进液嘴，16、同 带轮固定螺钉，17、主轴同步带轮，18、主轴配重轮，19、帽式导电滑环，20、配重绳，21、光杆 振动座配重轮，22、主轴固定板，23、光杆，24、振动电机紧固螺栓，25、振动电机，沈、振动曲 柄块，27、振幅调节螺栓，28、连杆，29、振动块，30、平键，31、进液筒挡板，32、上端盖，33、 上端陶瓷深沟球轴承，34、上端橡胶密封圈，35、主轴传动端，36、泵式叶轮装置，37、主轴传 动螺杆，38、下端橡胶密封圈，39、下端陶瓷深沟球轴承，40、下轴承座，41、电磁线圈架，42、 内嵌铜管，43、复合加工工具，44、陶瓷螺钉，45、主轴受动端，46、电磁线圈，47、下端盖，48、 下轴承座紧固螺栓，49、下端机械密封，50、进液筒，51、上端机械密封，52、上轴承座，53、上 轴承座紧固螺栓，54、复合工具安装座，55、电解电极，56、磁力研磨磁极、57、上端弹性挡圈， 58、下端弹性挡圈，59、动力电机固定板。
具体实施例方式实施例
本发明的结构示意图如图1、2、3、4、5、6、7和8所示，本发明包括以下几个部分支撑部 分、密封部分、动力及传动部分、自吸式结构部分、电磁回路系统部分、入电及导电部分、高 频振动部分、复合加工工具部分和内嵌铜管部分。各个组成部分的具体实施方式
如下
本实施例中，支撑部分由主轴固定板22、主轴固定套14、上端盖32、上端陶瓷深沟球轴 承33、上端弹性挡圈64、下端弹性挡圈65、上端轴承座52、下端陶瓷深沟球轴承39、下端轴 承座40、动力电机固定板59、下端盖47、光杆振动座配重轮21、主轴配重轮18、配重绳20、 配重块7、配重锁定块11、电磁线圈架41和电磁线圈固定套12组成。具体的实现方式为动 力电机2通过紧固螺栓固定在主轴固定板22上，实现安装、紧固和定位；上端陶瓷深沟球轴 承33和下端陶瓷深沟球轴承39设在主轴的弹性挡圈64和65处，弹性挡圈64和65固定在 主轴的挡圈槽中，顶住上下轴承实现Z向的自由度约束，轴承安装在上端轴承座52和下端 轴承座40内，组成的整体和主轴固定套14共同通过紧固螺栓固定在主轴固定板上22上， 实现主轴的安装定位。电磁线圈固定套12通过开口处的紧固螺栓拧紧使电磁线圈架41卡 紧固定在电磁线圈固定套12内，整体通过紧固螺栓和电磁线圈固定套12上的螺栓槽安装 在主轴固定板22上，实现安装定位，并可以沿螺栓槽的方向沿程调节位置。动力电机安装 在直角形的动力电机固定板59上，用紧固螺栓拧紧安装定位，动力电机固定板59的另一端 用螺栓安装在主轴固定板22上，实现动力电机和主轴平行安装定位。上述配重块7和配重绳20连接，经过光杆振动座配重轮21和主轴配重轮18和配 重锁定块11连接固定。
具体实施方式
为滑块4和主轴固定板22以及安装在主轴固定板22 上的主轴固定套14、电磁线圈固定套12、电磁线圈架41、复合加工工具43、帽式导电滑环 19和旋转主轴结构体组成的整体沿光杆滑块机构Z向振动，配重块也相应的发生Z向位置 的周期变化，采用光杆振动座配重轮和主轴配重轮来支撑配重绳，可以实现配重绳与主轴 固定板、光杆振动座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，摩擦力大幅度减小，增强机构的使用寿命、减小振动动力消耗。配重块选择与滑块和主轴固定板以及安装在主轴固定板上的主轴 固定套、电磁线圈固定套、电磁线圈架、复合加工工具、帽式导电滑环和旋转主轴结构体组 成的整体的重量相当，抵消了这部分的重力，保证了整个主轴振动系统的受力平衡；振动系 统工作时，振动电机受到的垂直于电机轴向的力大幅减小，有利于提高系统的稳定性和增 长机构使用寿命。本实施例中，密封部分由上端“0”型橡胶密封圈34、上端机械密封51、下端“0” 型橡胶密封圈38和下端机械密封49组成。具体的实现方式为上端机械密封51和下端机 械密封49分别和主轴传动端35和主轴受动端45的轴肩处紧密结合，实现和主轴之间的密 封；上端机械密封51和下端机械密封49通过安装定位和进液筒50紧密安装在一起且不进 行相对运动，实现密封部分51、49与进液筒50之间的密封；上端“0”型橡胶密封圈34和下 端“0”型橡胶密封圈38设在上下机械密封之外，可以保证密封的可靠性。加工过程中，压 力电解液到达机械密封处，机械密封中的毡圈结构和轴肩紧密结合，机械密封其它部位和 轴承座部件紧密结合，阻止液体渗出，两个“0”型橡胶密封圈和机械密封件结合使密封效果 更可靠，并且可以防止外部灰尘和液体进入密封腔内，从而阻止了外界粉尘等对轴承的腐 蚀影响。本实施例中，动力及传动部分由动力电机2、电机同步带轮1、平键30、主轴同步带 轮17、主轴传动端35、主轴传动螺栓37、主轴受动端45、内嵌铜管42和复合加工工具13组 成。具体的实现方式为电机同步带轮1通过平键30安装在动力电机2上实现安装固定，主 轴同步带轮17通过平键安装在主轴传动端35的上端实现固定，平键的侧面与主轴键槽和 同步带轮键槽侧面接触实现动力转矩的传递，两个同步带轮之间用同步带进行连接，可以 达到无滑稳定传递扭矩的功能；主轴传动端35处的动力通过四个主轴传动螺栓37传递到 主轴受动端45上，主轴传动端35、主轴受动端45与主轴传动螺栓37分别用螺母配合螺栓 拧紧固定，实现紧固连接，带动主轴受动端45旋转，主轴受动端45和内嵌铜管42铰接，中 间的缝隙填充密封胶，内嵌铜管42和复合工具安装座M之间通过管螺纹铰接，实现了复合 加工工具13的定位和动力传输。本实施例中，自吸式结构部分由进液嘴15、进液筒50、主轴传动螺栓37、泵式叶轮 装置36组成。具体的实现方式为泵式叶轮装置36用与主轴传动端32接触端面为定位面 实现定位，并用螺母和主轴传动螺栓37配合将泵式叶轮装置36安装固定，主轴传动螺栓37 的侧面和泵式叶轮装置36的通孔孔壁接触，可以将主轴传动螺栓37上的动力传到泵式叶 轮装置36上，整体设在进液筒50内，实现加工时随主轴一起旋转。主轴转动通过主轴传动 螺栓表面与叶轮螺栓孔的孔壁之间的接触力带动泵式叶轮结构转动，由此产生的进液嘴处 的刮削作用和叶片对电解液的压缩作用使电解液产生向转动中心处压缩作用的效果，叶片 的螺旋部分旋转时对电解液的作用可以产生沿主轴内孔向下移动的排液力，并且对电解液 起到搅拌作用，使电解液和磁性磨料混合更加均勻，实现了对电解液的搅拌和排液功能；主 轴传动螺栓安装在泵式叶轮装置的螺纹孔中，避免了高速运转过程中形成的封闭效应，更 利于电解液从进液嘴处的进入。本实施例中，电磁回路系统部分由电磁线圈架41、电磁线圈46、主轴受动端45、复 合加工工具13、复合工具安装座M、磁力研磨磁极56和电磁线圈固定套12组成。电磁线 圈46通电后产生磁性，磁性通过主轴受动端45，通过主轴受动端接触平面传递到复合加工工具13处，经复合工具安装座M与主轴受动端45的接触面、磁力研磨磁极56，和加工工件 之间形成磁场，整体结构构成开环式电磁回路系统；电磁线圈固定套12采用固定螺栓槽方 式与主轴固定板22通过紧固螺钉安装定位，可以实现电磁线圈装置沿主轴轴向固定范围 内的位置调节，然后使用紧固螺栓拧紧；加工时可以使加工时电磁线圈装置能尽量靠近复 合加工工具，提高磁场利用率、减小沿程磁场损失。加工结束后防止和下方电解液槽等干涉 接触而损坏，可以松开电磁线圈装置的紧固螺栓，沿紧固螺栓槽向上移动，再拧紧紧固螺栓 实现电磁线圈固定套远离复合加工工具。本实施例中，入电及导电部分由帽式导电滑环19、主轴传动端35、主轴传动螺栓 37、主轴受动端45和复合加工工具13组成。具体的实现方式为电源接到帽式导电滑环19 的固定端，通过导电滑环19中间的金触点将电流传送至导电滑环19的旋转端，旋转端通过 标准管螺纹和主轴传动端35上端的盲孔铰接，实现电流的传输；通过主轴传动螺栓37将电 流从主轴传动端35传送至主轴受动端45，通过金属部件的锥面接触和螺纹铰接，电流传送 至复合加工工具13处，再经过复合工具安装座M将电流传输至电解电极55上。导电滑环 采用金触点实现固定体和旋转体之间的电的传输，金触点电阻小导电性好，可以保证稳定 的电流和电压而保证稳定的加工效果。本实施例中，高频振动部分由振动电机25、光杆上顶板3、光杆23、滑块4、光杆下 顶板9、光杆安装底座5、缓冲弹簧10、光杆角铁8、配重绳20、配重轮轴承座6、光杆振动座 配重轮21、振动电机紧固螺栓M、振动曲柄块沈、振动块四、连杆观和连杆与主轴固定板 22间的连接螺栓组成。具体的实施方式为加工过程中，振动电机25通电转动，由平键和螺 钉紧固连接带动振动曲柄块26转动，振动块四安装在振动曲柄块沈内，振幅调节螺栓27 安装在曲柄振动块沈的一端，通过拧动振幅调节螺栓27，可以使振动块四沿着振动曲柄 块沈中的调节槽的自由度方向运动，实现连杆观与振动块四的连接点和振动块四与振 动曲柄块26的连接点两个点之间的距离的调节；依据偏心轮机构原理这个距离就是该曲 柄连杆机构的偏心距，偏心距地变化实现了连杆在运动中的振幅的变化；滑块4用沉头紧 固螺栓安装固定在主轴固定板22上，滑块4中间的孔与光杆23紧密配合，起到约束其他自 由度和导向作用，使整个滑块和主轴固定板以及安装在主轴固定板上的主轴固定套、电磁 线圈固定套、电磁线圈架、复合加工工具、帽式导电滑环和旋转主轴结构体组成的整体只能 沿着光杆23做Z向的往复运动；连杆观的另一端通过轴承，用紧固螺栓和主轴固定板22 连接。振动电机提供转动力，经过由振动曲柄块、振动块和连杆组成的曲柄连杆机构将转动 转化为偏心转动，经过连杆将这个转动加到主轴固定板上，再由滑块和光杆机构对其他自 由度的约束，最终实现滑块和主轴固定板以及安装在主轴固定板上的主轴固定套、电磁线 圈固定套、电磁线圈架、复合加工工具、帽式导电滑环和旋转主轴结构体组成的整体振幅可 调的沿Z向的高频振动，图示的点线圆就是振动块与连杆连接点的的运动轨迹。主轴的振 动频率可以通过调节电机的转速来实现，调节振动电机的转速，带动连杆转动频率改变，从 而使整个振动系统的振动频率得到调节。本实施例中，复合加工工具部分由电解电极55、陶瓷螺钉44、复合工具安装座M 和磁力研磨磁极56沿圆周依次间隔分布组成。电解加工相对磁力研磨加工要求的加工间 隙小，采用磁力研磨磁极56低于电解电极55的结构，同时满足电解和磁力研磨加工的最佳 加工间隙，电解电极阳为铜材料，只导电不导磁，加工时与加工工件之间形成了只能进行电解加工的区域。磁力研磨磁极56和电解电极55用陶瓷螺钉44紧固在复合工具安装座 M上。复合加工工具的电解液出口处采用倒角结构，可以起到改变电解液流场的效果。通 电加工时，磁性磨料吸附在磁力研磨磁极56的顶端，在工具和工件之间形成磁性研磨刷， 旋转的复合加工工具带动研磨刷对工件进行加工；电解电极阳与加工工件之间进行电解 加工，电解液由复合加工工具13中通孔进入加工区，沿电解电极55与加工工件之间的间隙 流出加工区，同时进行进给，工件上的每个部位都将周期性的进行电解和磁力研磨交替加 工。本实施例中，铜管内嵌结构由主轴受动端45和内嵌铜管42组成。内嵌铜管42采 用螺纹铰接的方式和主轴受动端45通孔的内壁安装定位，并在内嵌铜管42外壁和主轴受 动端45的通孔内壁之间添加密封胶，使内嵌铜管42和外部的主轴受动端45的通孔紧密结 合，主轴通过铰接螺纹带动内嵌铜管42转动，内嵌铜管42起到隔磁和防腐蚀的作用，隔离 了加工时主轴受动端45通孔内壁处对磁性磨料的吸附作用，避免堵塞电解液通道保持电 解液流通。本发明主轴系统的整体运动和相应的伺服电机和驱动器、控制计算机和电源模块 的配合来实现。本发明主轴系统的实施方式为调整主轴和加工工件的相对位置，实现加工 前的对刀；紧接着沿着电磁线圈固定套上的固定螺栓槽调整电磁线圈位置，使线圈结构最 靠近复合工具，拧紧紧固螺栓固定；然后给励磁电磁线圈通电产生磁场；接着启动供液系 统，电解液和磨料组成的混合液经主轴上的进液嘴进入主轴进液筒内，沿着中间通孔流下， 使系统充满电解液和磨料的混合液，磁性磨料吸附在主轴复合加工工具端，在工具和加工 工件之间形成磁性研磨刷；给动力电机通电，启动主轴系统使主轴开始旋转；接着打开电 解电源开关给主轴系统供电；最后给振动电机供电。可以调节振幅调节螺栓的位置和振动 电机的转速达到要求的振幅和振动频率值，实现振动辅助的电解与磁力研磨复合加工。加 工结束后按照加与工前相反的步骤顺序依次停止，实现系统的复原。
权利要求
1.一种电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于包括有动力及传动部 分、自吸式结构部分、电磁回路系统部分、高频振动部分、复合加工工具部分，其中动力及传 动部分包括有动力电机(2)、电机同步带轮(1)、主轴同步带轮(17)、主轴传动端(35)、主轴 传动螺栓(37)、主轴受动端(45)，其中动力电机(2)固定在主轴固定板(22)上，电机同步 带轮(1)通过平键(30)安装在动力电机(2)上实现安装固定，主轴同步带轮(17)通过平键 安装在主轴传动端(35)的上端实现固定，电机同步带轮(1)与主轴同步带轮(17)两个同步 带轮之间用同步带进行连接，主轴传动端(35)与主轴受动端(45)通过主轴传动螺栓(37) 连接；自吸式结构部分包括设有进液嘴(15)的进液筒(50)、泵式叶轮装置(36)，其中泵式 叶轮装置(36 )装设在进液筒(50 )内，且泵式叶轮装置(36 )装设在主轴传动端(35 )与主轴 受动端(45)之间，泵式叶轮装置(36)的两端分别用与主轴传动端(35)及主轴受动端(45) 接触端面为定位面实现定位，主轴传动端(35)、泵式叶轮装置(36)及主轴受动端(45)通过 主轴传动螺栓(37)连接；复合加工工具部分包括有复合加工工具(13)、复合工具安装座 (54),电解电极(55)、磁力研磨磁极(56)，电解电极(55)和磁力研磨磁极(56)紧固在复合 工具安装座(54)上，复合加工工具(13)通过复合工具安装座(54)固装在主轴受动端(45) 上；电磁回路系统部分包括电磁线圈架(41)、电磁线圈(46)，其中电磁线圈架(41)套装在 主轴受动端(45)上，电磁线圈(46)装设在电磁线圈架(41)上；入电及导电部分包括帽式导 电滑环(19)，其中帽式导电滑环(19)的固定端与电源连接，帽式导电滑环(19)的旋转端与 主轴传动端(35)铰接，高频振动部分包括有振动电机(25)、光杆(23)、滑块(4)、振动曲柄 块(26)、振动块(29)、连杆(28)，其中振动曲柄块(26)装设在振动电机(25)的输出轴上，振 动块(29)安装在振动曲柄块(26)内，能使振动块(29)沿着振动曲柄块(26)中的调节槽的 自由度方向运动的振幅调节螺栓(27)安装在振动曲柄块(26)的一端，连杆(28)的一端与 振动块(29)连接，连杆(28)的另一端与主轴固定板(22)连接，滑块(4)安装固定在主轴 固定板(22)上，且滑块(4)中间的孔与光杆(23)紧密配合。
2.根据权利要求1所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于上述 连杆(28)的另一端通过轴承、用紧固螺栓和主轴固定板(22)连接；上述滑块(4)用沉头紧 固螺栓安装固定在主轴固定板(22)上；上述光杆(23)上设有光杆上顶板(3)、光杆下顶板 (9 )，光杆(23 )安装在光杆安装底座(5 )上，且光杆(23 )上还套装有缓冲弹簧(10 )，实现缓 冲弹簧(10)沿光杆(23)轴向导向压缩和伸长运动。
3.根据权利要求1所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于上述 主轴固定板(22)上装设有由主轴配重轮(18)、配重绳(20)、配重块(7)、配重锁定块(11)组 成的配重机构，其中主轴配重轮(18)用紧固螺栓安装固定在主轴固定板(22)上，上述配重 块(7 )和配重绳(20 )连接，配重绳(20 )经过光杆振动座配重轮(21)、主轴配重轮(18 )和配 重锁定块(11)连接，并用紧固螺栓固定，光杆振动座配重轮(21)固定在光杆上顶板(3)上； 上述光杆上顶板(3 )及光杆下顶板(9 )通过光杆角铁(8 )与光杆安装底座(5 )固定连接，其 中光杆角铁(8)是直角形，光杆角铁(8)—端用紧固螺栓和光杆安装底座(5)固定连接，光 杆角铁(8)另一端和光杆上顶板(3)及光杆下顶板(9)固定连接；上述振动电机(25)通过 振动电机紧固螺栓(24)及光杆安装底座(5)固定在主轴固定板(22)上，其中振动电机紧固 螺栓(24) —端通过电机法兰上的安装孔和振动电机(25)连接，另一端通过螺纹孔和光杆 安装底座(5)铰接，实现振动电机(25)的定位安装，主轴配重轮(18)安装固定在配重轮轴承座(6)上，配重轮轴承座(6)以底面为安装面用紧固螺栓固定在主轴固定板(22)上；上述 进液筒(50)的两端分别通过紧固螺栓固定有上端盖(32)及下端盖(47)；主轴固定套(14) 用紧固螺栓固定在主轴固定板(22)上。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特 征在于上述主轴传动端(35)及主轴受动端(45)分别支承在上端陶瓷深沟球轴承(33)和下 端陶瓷深沟球轴承(39)上，上端陶瓷深沟球轴承(33)和下端陶瓷深沟球轴承(39)分别安 装在上端轴承座(52 )和下端轴承座(40 )内，上端轴承座(52 )、下端轴承座(40 )和主轴固定 套(14)通过紧固螺栓固定在主轴固定板上(22)上，实现主轴的安装定位；上述上端陶瓷深 沟球轴承(33)和下端陶瓷深沟球轴承(39)设在主轴传动端(35)及主轴受动端(45)的上 弹性挡圈(64)和下弹性挡圈(65)处，上弹性挡圈(64)和下弹性挡圈(65)固定在主轴传动 端(35)及主轴受动端(45)的挡圈槽中。
5.根据权利要求4所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于上述 电磁线圈固定套(12)卡紧固定在电磁线圈固定套(12)内设有的开口处、并用紧固螺栓拧 紧，电磁线圈架Gl)通过紧固螺栓和电磁线圈固定套(12)上的螺栓槽安装在主轴固定板 (22)上，实现安装定位；上述动力电机(2)用紧固螺栓安装定位在直角形的动力电机固定 板(59)上，动力电机固定板(59)的另一端用螺栓安装在主轴固定板02)上。
6.根据权利要求5所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于上述 电解电极(55)为铜材料，磁力研磨磁极(56)采用铁磁性材料，磁力研磨磁极(56)和电 解电极(55)依次间隔、相互绝缘安装，且磁力研磨磁极(56)的轴向高度低于电解电极(55) 的轴向高度，上述磁力研磨磁极(56)沿圆周依次间隔分布，上述电解电极(55)和磁力研磨 磁极(56)用陶瓷螺钉(44)紧固在复合工具安装座(54)上。
7.根据权利要求6所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于上述 主轴受动端(45)上还设有内嵌铜管(42)，内嵌铜管(42)采用通过螺纹与主轴受动端(45) 通孔的内壁安装定位；上述主轴受动端(45)的外壁和主轴受动端(45)的通孔内壁之间添 加密封胶，主轴受动端(45)和外部的主轴受动端(45)的通孔紧密结合。
8.根据权利要求7所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于上述 帽式导电滑环(19)的旋转端通过标准管螺纹与主轴传动端(35)上端的盲孔铰接，帽式导 电滑环(19)的中部设有能将电流传送至帽式导电滑环(19)的旋转端的触点；上述电磁线 圈(46 )的外侧还装设有电磁线圈固定套(12 )，电磁线圈固定套(12 )通过主轴固定板(22 ) 及紧固螺钉安装定位在主轴受动端(45)上；上述主轴传动螺栓(37)的侧面和泵式叶轮装 置(36)的通孔孔壁接触。
9.根据权利要求8所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于上述 主轴传动端(35)和主轴受动端(45)的轴肩处分别装设有上端机械密封(51)和下端机械 密封(49 )，且上端机械密封(51)和下端机械密封(49 )与进液筒(50 )紧密安装在一起不进 行相对运动；上述上端机械密封(51)和下端机械密封(49)的外侧还设有上端橡胶密封圈 (34)及下端橡胶密封圈(38)。
10.根据权利要求9所述的电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统，其特征在于上 述复合加工工具的电解液出口处采用能起到改变电解液流场的效果倒角结构；上述主轴传 动端(35)与主轴受动端(45)通过四个主轴传动螺栓(37)连接。
全文摘要
本发明是一种电解与磁力研磨复合加工机床的主轴系统。包括动力及传动部分、自吸式结构部分、电磁回路系统部分、高频振动部分、复合加工工具,其中自吸式结构部分的泵式叶轮装置设在主轴进液筒内，运转中对电解液产生内吸作用，产生向下的排液力，补偿电解液的沿程压力损失，并对磁性磨料和电解液的混合液起到搅拌作用。复合加工工具包括电解电极和磁力研磨磁极，电解液经电解电极和工件之间的间隙流出加工区。高频振动部分的光杆振动系统通过振动电机提供动力，实现主轴及复合加工工具的高频Z向振动，且可以通过调整振幅调节螺栓和振动电机转速来实现调节光杆振动系统的振幅和振动频率。本发明可实现电解加工、磁力研磨加工和电解磁力研磨复合加工功能。
文档编号B23H5/08GK102069242SQ20111000786
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者刘国跃, 刘江文, 李远波, 王贺宾, 郭钟宁 申请人:广东工业大学