[发明专利]级联式纵-径复合振动超声磨削装置

说明书

级联式纵‑径复合振动超声磨削装置，包括机床主轴、刀柄、超声波电源传输系统和超声振动系统，机床主轴和刀柄均沿垂直方向设置，刀柄上端安装在机床主轴的下端中心内部；超声波电源传输系统包括超声波发生器、上感应盘和下感应盘,上感应盘通过卡箍固定于机床主轴上，下感应盘套在刀柄上并通过螺钉与刀柄连接；超声波发生器通过导线与上感应盘连接；本发明中一级变幅杆采用过渡圆弧的阶梯形变幅杆，采用整体式设计，直接与压电陶瓷片相连，能够实现纵向振动；二级变幅杆采用对称的具有变截面带圆角的裙边结构，能够实现径向振动。本发明设计合理，通过级联式变幅杆与砂轮的组合，占用空间小，结构紧凑，易于推广实施，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明属于超声振动加工技术领域，具体涉及一种级联式纵-径复合振动超声磨削装置。

背景技术

随着光学玻璃、先进陶瓷及其复合材料为代表的硬脆材料在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域的应用越来越广，超声加工技术在硬脆材料加工方面的优势也越来越明显。目前用于超声加工的振动形式主要有纵-扭、纵-弯等复合振动形式。实验表明在纵-径复合振动形式下，被加工表面可以获得较好的表面微观结构，并延长砂轮的使用寿命。通常情况下对工件施加径向振动，其通用性比较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计合理、提高超声加工通用性且容易操作的级联式纵-径复合振动超声磨削装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：级联式纵-径复合振动超声磨削装置，包括机床主轴、刀柄、超声波电源传输系统和超声振动系统，机床主轴和刀柄均沿垂直方向设置，刀柄上端安装在机床主轴的下端中心内部；

超声波电源传输系统包括超声波发生器、上感应盘和下感应盘,上感应盘通过卡箍固定于机床主轴上，下感应盘套在刀柄上并通过螺钉与刀柄连接；超声波发生器通过导线与上感应盘连接；

超声振动系统包括压电陶瓷片、铜电极片、一级变幅杆、二级变幅杆和砂轮，压电陶瓷片和铜电极片间隔设置在一级变幅杆上端部，一级变幅杆上端通过法兰盘和紧固螺拴同轴向连接在刀柄下端部，二级变幅杆同轴向设置在一级变幅杆下端，砂轮安装在二级变幅杆上，下感应盘通过导线与铜电极片片连接。

刀柄下部为底部敞口的圆筒体结构，压电陶瓷片设置在圆筒体结构内，压电陶瓷片和铜电极片设置若干层，最上一层压电陶瓷片上设有压盖，压盖、压电陶瓷片和铜电极片通过垂直穿设的上连接螺拴与一级变幅杆连接为一体，圆筒体结构侧部开设有穿线孔，下感应盘与铜电极片之间连接的导线通过穿线孔。

一级变幅杆包括自上而下一体结构是上圆柱形结构、指数型结构和下圆柱形结构，上圆柱形结构的直径大于下圆柱形结构的直径；二级变幅杆包括结构相同且上下对称布置的上指数型变幅杆和下指数型变幅杆，上指数型变幅杆的上端部直径小于下端部直径，上指数型变幅杆的上端部直径与一级变幅杆的下圆柱形结构直径相等，上指数型变幅杆的上端部通过双头螺拴与一级变幅杆的下圆柱形结构同轴向连接，砂轮同轴向设置在上指数型变幅杆和下指数型变幅杆之间，下指数型变幅杆下端沿中心向上穿设有下连接螺拴，下连接螺拴穿过砂轮后螺纹连接在上指数型变幅杆内。

一级变幅杆包括自上而下一体结构是上圆柱形结构、指数型结构和下圆柱形结构，上圆柱形结构的直径大于下圆柱形结构的直径；二级变幅杆包括上指数型变幅杆，上指数型变幅杆的上端部直径小于下端部直径，上指数型变幅杆的上端部直径与一级变幅杆的下圆柱形结构直径相等，上指数型变幅杆的上端部通过双头螺拴与一级变幅杆的下圆柱形结构同轴向连接，砂轮下端面沿中心向上穿设有下连接螺拴，下连接螺拴穿过砂轮后螺纹连接在上指数型变幅杆内。