[发明专利]多维旋转超声展成加工机构及其加工方法

权利要求书

1.一种多维旋转超声展成加工机构，其特征是，包括机构底座（19），机构底座上设有Y向进给机构（18），Y向进给机构上设有X向进给机构（17），X向进给机构上设有Z向进给机构（16），Z向进给机构的上方设有绕Z轴旋转的旋转进给机构C（15），旋转进给机构C的上方固定设有圆形底板（13），圆形底板上设有球形关节（12）、X径向超声振动装置（10）、Y径向超声振动装置（10）、绕Y轴旋转的旋转进给机构B（14）；

所述球形关节位于圆形底板中部，球形关节顶部设有工作台底座（11）；X、Y径向超声振动装置分别横向、纵向设置在圆形底板上，且两装置夹角为90°，旋转进给机构B位于其中一个径向超声振动装置的一侧，并通过转轴（20）与工作台底座相连；所述工作台底座上方连接有工作台（9），工作台中心放置待加工的工件（8），工作台上方设有轴向旋转超声振动装置（6），轴向旋转超声振动装置下端连接工具头（7）；

双径向超声振动装置通过耦合调制，可得到随动的、跟随展成加工面法向变化的二维超声振动，并形成工具与工件间的加工侧面间隙；所述圆形底板顶部两侧分别设有安装耳（21），两安装耳对应位置分别设有开口向下的圆弧槽（22），所述转轴中部连接工作台底座，两端分别置于相应的圆弧槽内，且其中一端与旋转进给机构B相连；

所述多维旋转超声展成加工机构 一侧还设有控制装置，包括提供超声振动的超声电源（1）、用于接收信号及控制机构运作的数字存储示波器（3）、控制计算机（2）、超声波发生器（4）和检测工件移动位置的激光微位移传感器（5），激光微位移传感器分别与工具头、工件相连，用于检测超声振动参数、工具与工件间的间隙、温度参数；

计算机通过实时控制各伺服驱动器，驱动各伺服电机，实现工作台的空间转动；把激光微位移传感器与工具头和工件相连，可实时监测反馈超声振动参数、加工工件与工具间的间隙和温度，控制工件精确的定位进给移动，实现空间曲面的展成式加工；

工作液采用粒度W10的碳化硼磨料悬浊液。

2.根据权利要求1所述的多维旋转超声展成加工机构，其特征是，X向进给机构、Y向进给机构、Z向进给机构、旋转进给机构B、旋转进给机构C构成的多轴传动机构还与激光微位移传感器连接，用于监测工件空间转动的实时位置，合理控制工件的进给方向和进给速度。

3.根据权利要求1所述的多维旋转超声展成加工机构，其特征是，所述超声波发生器为频率自动跟踪式发生器。

4.根据权利要求2所述的多维旋转超声展成加工机构的加工方法，其特征是，首先将工件置于工作台上，启动超声电源，利用控制计算机、激光微位移传感器控制多轴传动机构进行调节；启动轴向旋转超声振动装置、超声波发生器，同时注入超声磨料，在加工过程中根据控制计算机中的参数显示，来控制传动机构的进给，改变工件的空间位置；

在加工过程中，控制计算机根据激光微位移传感器的参数可测出工件与工具头之间的间隙和温度参数，反馈到计算机控制系统中，实时进行振动幅值调节，循环往复加工至加工要求的型面精度。