[发明专利]一种单电信号激励超声椭圆振动砂轮修整装置

说明书

技术领域

本发明涉及到金刚石砂轮和CBN砂轮等密实型超硬砂轮的精密高效修整装置，尤其是涉及一种利用单电信号激励超声椭圆振动的砂轮修整装置。

背景技术

高强度、高硬度密实型砂轮采用传统的修整方法很难达到理想的砂轮表面质量和修整效率。采用普通修整方法，修整刀具和砂轮磨损快，修整效率低，砂轮表面质量无法保证，修整成本高。针对各种硬脆材料加工对象开发的密实型金刚石砂轮修整技术，虽然在一定程度上解决了砂轮的修整问题，但仍存在着修整精度和修整效率低或修整设备昂贵、使用维护不便等局限性。

超声椭圆振动在超声振动切削、超声焊接、超声研磨、超声抛光、直线超声电机和旋转超声电机等领域具有较广泛的应用。目前研究人员大多采用纵向振动、扭转振动、弯曲振动和径向振动中的两种振动形式进行复合来产生超声椭圆振动，需要采用两组或两组以上的压电陶瓷片来激发产生具有一定相位差的两个或多个振动模态，还必须为每组压电陶瓷片配备一路超声驱动电源信号，且需要控制各路超声驱动电源信号之间的相位差，超声振动系统和控制系统结构复杂，制造难度大、控制难度高、生产成本高、不易实现微型化、工作性能不够稳定，这些问题制约了超声椭圆振动换能器在工业生产中的应用与推广。

为了克服现有普通修整技术中存在的不足，并充分发挥单电信号激励超声椭圆振动的优势，公开号为CN102120302 A的专利文献公开了“一种单激励椭圆超声振动修整装置”，提出了一种由圆柱端、矩形连接部分和有斜坡结构振动变换端三段构成的复合型椭圆振动变幅杆。该装置在一定程度上能够提高砂轮修整的效果，但是由于该装置弯曲振动幅值较小，其修整效果提高不够明显，为了进一步提高单电信号激励超声椭圆振动修整效果，充分发挥单电信号激励超声椭圆振动的优势，本发明研究了一种新型的单电信号激励超声椭圆振动砂轮修整装置。

发明内容

本发明提供了一种新型的单电信号激励超声椭圆振动砂轮修整装置，目的是为了克服现有普通修整技术和现有单电信号激励超声椭圆振动修整装置中存在的不足、降低密实型超硬砂轮的修整成本、提高超声椭圆振动砂轮修整装置的工作效率和修整效果。

一种单电信号激励超声椭圆振动砂轮修整装置，包括壳体单元、置于壳体单元内的超声振动换能器、椭圆振动模态转换器、设置在椭圆振动模态转换器前端的金刚石笔、与壳体单元联接的支撑架和设置在支撑架上的高度调节装置；所述的壳体单元包括前挡板、外套筒和后挡板；所述的超声振动换能器外轮廓为圆柱形，其包括螺栓及依次套设在螺栓上的后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板，前盖板上设置有与壳体单元联接用的法兰盘，后盖板和前盖板通过螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板联接压紧，构成了超声振动换能器的能量转换部分，可将超声电源输出的超声电信号转换为超声振动换能器的纵向超声振动。

所述的椭圆振动模态转换器与前盖板制作成一个整体设置在前盖板的前端，或者将椭圆振动模态转换器焊接设置在前盖板的前端，或者将椭圆振动模态转换器通过螺钉联接设置在前盖板的前端，所述的椭圆振动模态转换器整体为圆柱形，前后两侧开设有三个错位分布的矩形缺口；在椭圆振动模态转换器与超声换能器前盖板的联接处设有过渡圆弧。

椭圆振动模态转换器设置在超声振动换能器前端后构成的组合件称为单电信号激励超声椭圆振动换能器，在椭圆振动模态转换器前后两侧开设矩形缺口的目的是为了改变单电信号激励超声椭圆振动换能器的振动模态，使其纵向振动模态频率和弯曲振动模态频率接近或相等。

金刚石笔通过焊接或通过一个联接螺钉联接设置在椭圆振动模态转换器的前端；当超声振动能量从超声振动换能器传递到椭圆振动模态转换器末端后，转换为具有一定相位差的纵向振动和弯曲振动复合的纵弯复合超声椭圆振动，即转换为椭圆振动模态转换器末端的纵弯复合超声椭圆振动，并驱动金刚石笔和椭圆振动模态转换器末端一起做超声椭圆振动。