[发明专利]复合砂轮粗加工与超声辅助精加工的成形机床及控制方法

说明书

本发明涉及一种复合砂轮粗加工与超声辅助精加工的成形机床及控制方法，属于硬脆材料精密加工领域。龙门分别固定连接在底座两侧，Y向导轨纵向固定连接在底座上面的中间位置，X向导轨横向固定安装在Y向导轨的溜板上，旋转摆动双轴转台纵向固定安装在X向导轨的溜板上，Z向导轨一固定连接在左侧龙门右侧的中间位置，磨削工具固定连接在Z向导轨一的溜板上，Z向导轨二固定连接在右侧龙门左侧的中间位置，超声工具系统固定连接在Z向导轨二的溜板上。优点是旋转超声振动辅助磨削加工在减小刀具磨损的同时提高了磨削加工的效率，保证尺寸精度和几何精度，效率高，经济效益好。

技术领域

本发明属于硬脆材料精密加工领域，尤其涉及一种复合砂轮粗加工与超声辅助精加工的高效成形机床及控制方法。

背景技术

随着技术突飞猛进的进步，作为技术基石的构成材料在范围上也变得越来越宽泛，原先难以被利用的石英、陶瓷、金属化合物以及光学玻璃等硬脆材料也随着技术的革新得到了广泛的使用。传统的车铣刨磨方法难以像加工黑色金属那样游刃有余地加工硬脆材料，因而关于硬脆材料精密加工的方法和手段成为研究的焦点热门。而作为这些逐渐成熟技术中一种，超声加工能很好地适应于硬脆材料的加工制造。经过大量学者的研究，超声振动辅助加工在减小磨削用力、提高工件表面光洁度方面有相当突出的作用。但目前大量使用的超声振动磨料冲击加工存在加工效率低，刀具磨损严重的缺点，所以开发出新型、高效、经济的硬脆材料精密加工工具系统有重要的理论意义与实用价值。

发明内容

本发明提供一种复合砂轮粗加工与超声辅助精加工的成形机床及控制方法，以解决现有的基于超声振动磨料冲击加工的成形机床加工效率低，刀具磨损严重的问题。

本发明采用的技术方案是，包括龙门、Z向导轨一、砂轮磨削工具、超声工具系统、Z向导轨二、底座、Y向导轨、X向导轨、旋转摆动双轴转台，其中两个龙门分别通过螺栓固定连接在底座的左右两侧，Y向导轨通过螺栓纵向固定连接在底座上面的中间位置，X向导轨通过螺栓横向固定安装在Y向导轨的溜板上，旋转摆动双轴转台通过螺栓纵向固定安装在X向导轨的溜板上，Z向导轨一通过螺栓固定连接在左侧龙门右侧的中间位置，磨削工具通过螺栓固定连接在Z向导轨一的溜板上，所述的Z向导轨二通过螺栓固定连接在右侧龙门左侧的中间位置，所述的超声工具系统通过螺栓固定连接在Z向导轨二的溜板上。

所述砂轮磨削工具包括电动推杆、上轴承座、底座、空心轴电机、空心轴、开口螺纹套、下轴承座、砂轮固定端盖、砂轮、锥形花键轴、下轴承、上轴承，其中上轴承座通过螺钉连接在底座的上端，下轴承座通过螺钉连接在底座的下端，上轴承通过卡圈固定安装在上轴承座内，下轴承通过卡圈固定安装在下轴承座内，空心轴电机通过两端固定连接在底座中间，空心轴通过螺钉固定连接在空心轴电机的转子，且空心轴的上下两端穿过下轴承和上轴承，电动推杆通过螺钉连接在上轴承座上端，且电动推杆的推杆与空心轴滑动连接，开口螺纹套与电动推杆的伸缩杆固定连接，锥形花键轴和开口螺纹套通过螺纹连接，且和空心轴通过锥花键连接，砂轮通过砂轮固定端盖和锥形花键轴的固定连接。

所述的超声工具系统包括电机、联轴器、传动轴、供电滑环、夹心式压电换能器、在线测量仪、电机支撑座、底座、超声电源，其中电机支撑座通过螺钉固定连接在底座上，超声电源通过螺钉固定连接在底座上，所述的在线测量仪固定连接在压电换能器上侧，压电换能器通过螺钉固定连接在底座上,联轴器通过键连接与电机的主轴固定连接，传动轴通过键连接在联轴器上，且与工具头旋转轴通过螺钉固定连接，供电滑环的内环与传动轴固定连接，且外环与超声电源固定连接。

所述的夹心式压电换能器包括上端盖、传动轴套、轴承、底座、螺栓、换能器前盖板、压电陶瓷片、铜电极环片、变幅杆、空心转轴，其中上端盖通过螺钉固定连接在底座上端，空心转轴通过轴承采用两端固定的方式固定在底座内，传动轴套通过螺钉固定连接在空心转轴的上端，换能器前盖板、压电陶瓷片、铜电极环片通过螺栓固定连接在变幅杆上端，变幅杆通过螺钉与换能器前盖板下端固定连接，且与空心转轴下端通过螺钉固定连接。