[实用新型]一种单激励超声椭圆振动砂轮修整装置

说明书

技术领域

本实用新型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，为了进一步提高单激励超声椭圆振动修整效果，充分发挥单激励超声椭圆振动的优势，本实用新型研究了一种新型的单激励超声椭圆振动砂轮修整装置。

发明内容

本实用新型提供了一种新型的单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整体呈圆柱体，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和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。椭圆振动模态转换器包括直梁和斜梁构成的复合结构，直梁和斜梁垂直于其中心轴线的截面均为矩形，直梁的中心轴线和超声振动换能器的中心轴线重合，直梁的一端与超声换能器的前盖板联接，另一端悬伸；斜梁的一端和超声换能器的前盖板偏离中心轴线的一侧联接，另一端和直梁的中间部位联接，斜梁的中心轴线和直梁的中心轴线成0-90度夹角，直梁和斜梁与超声换能器前盖板的联接处均为圆弧过渡联接，斜梁的几何中心轴线和直梁的几何中心轴线所形成的平面与待修整砂轮的轴线在同一平面内。

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激励超声椭圆振动换能器，椭圆振动模态转换器为直梁和斜梁复合结构的目的是为了改变单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；由于斜梁结构的存在，超声振动换能器产生的纵向超声振动在传递到斜梁后，在斜梁根部分解为一部分纵向振动分量和一部分弯曲振动分量，当斜梁分解的纵向振动分量和弯曲振动分量传递到直梁后，和直梁上传播的纵向振动相复合，最终在直梁末端形成具有一定相位差的纵向振动分量和弯曲振动分量复合的超声椭圆振动。