[发明专利]一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置

说明书

技术领域

本发明属于超声珩磨技术领域，尤其是涉及一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置。

背景技术

超声珩磨是一种重要的精密及超精密磨削技术，主要用于对内燃机缸套或缸体类零部件进行精密、高效的壁面加工。超声珩磨的关键技术是超声珩磨振动系统，主要包括换能器、变幅杆、弯曲振动圆盘、挠性杆和油石等。超声波通过超声珩磨振动系统传递给油石时，油石就会向周围介质产生高频、高幅的声场扰动，当在液体介质中传播时还会发生空化效应，产生空化声场。超声珩磨无论是理论设计还是工程应用过程中，衡量超声珩磨振动系统性能优劣及加工效果时都需要对其空化声场进行试验测量。根据珩磨头直径的不同，油石通常不止一条，然而考虑多条油石的辐射声场，以及油石周围磨削液的空化效应时都使得声场测量变的更为困难。

目前所使用的空化声场的试验测量方法主要分为直接测量法与间接测量法，其中直接测量法包括水听器法、辐射力法，热敏探头法等；间接测量法包括铝箔蚀除法，染色法、声致发光法等。然而，由于空化声场测量的复杂性，已有的空化声场测量方法仍旧不能满足在超声珩磨技术领域的应用。对于超声珩磨的空化声场，目前常用的方法有两种：一种是使用功率声强仪直接测量，该方法是将超声珩磨装置的珩磨头部完全置于液体环境中，用夹紧支架配合功率声强测量仪对油石表面附近的声场进行试验测量，但该方法无法精确固定声强探头在油石附近的距离，而且测量不同油石表面空化声场时还需要反复拆卸夹紧支架，效率低，人为误差较大；另一种是使用弱酸试纸法间接测量(应用声学(2014) 33:269-273,刘国东等)，该方法是将一定量的弱酸均匀喷洒于油石表面，利用PH试纸与弱酸快速反应产生颜色变化来反映超声珩磨的空化声场，但该方法属于定性测量，精确性不高，而且每次只能测量一条油石。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，以解决超声珩磨空化声场精确、定量测量的技术难题。

本发明所采取的技术方案是：提供一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，其结构包括声场测量辅助夹具和声强探头；其中声场测量辅助夹具包括组合式减振器、组合式外套筒、水平连杆、垂直连杆、声强探头夹持机构。

其中组合式减振器由两件成对半圆减振器组成，且半圆减振器由成对的半圆内轴套、半圆橡胶圈、半圆外轴套和调整螺栓分别组成；组合式外套筒由两件成对半圆外套筒组成，半圆外套筒上刻有角度刻度，且组合式外套筒根据超声珩磨装置设计需要在圆周均分分布的多个螺纹孔；水平连杆两侧有一侧为螺纹，另一侧含有光孔和紧固螺栓；竖直连杆含有凹槽、竖直刻度、光孔和紧固螺栓；声强探头夹持机构含有凹槽、水平刻度、光孔和紧固螺栓。

所述组合式外套筒的两半圆外套筒的螺栓孔与水平连杆的一侧螺栓连接；水平连杆的光孔连接竖直连杆，水平连杆的紧固螺栓固定竖直连杆的凹槽；竖直连杆的光孔与声强探头夹持机构连接，竖直连杆的紧固螺栓固定声强探头夹持机构的凹槽，以实现声强探头的水平运动，移动数值由水平刻度读出。所述声强探头夹持机构的光孔与声强探头连接，并利用自带的紧固螺栓固定。所述组合式外套筒的两半圆外套筒与组合式减振器的两半圆外轴套间隙配合，以实现声强探头的旋转运动，旋转角度由角度刻度读出。

所述组合式减振器的两半圆外轴套的外壁与组合式外套筒的内壁接触；所述组合式减振器的两半圆内轴套分别设置有阶梯内轴套，所述组合式减振器的阶梯内轴套与超声珩磨装置外轴套的上表面接触；所述组合式减振器的两半圆外轴套分别设置有阶梯外轴套，所述组合式减振器的阶梯外轴套与组合式外套筒的下表面接触。所述组合式减振器的两半圆外轴套与超声珩磨装置外轴套通过调整螺栓固定。

所述两半圆外套筒通过其上的凹槽与凸台相对应，并通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体；所述两半圆外轴套的内壁与半圆内轴套的外壁通过半圆橡胶圈粘结成一个整体；所述半圆内轴套有凹槽和凸台，所述半圆内轴套的凹槽与另一半半圆内轴套的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体；所述半圆外轴套有凹槽和凸台，所述半圆外轴套的凹槽与另一半半圆外轴套的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体。

所述组合式外套筒圆周均分分布的多个螺纹孔可根据超声珩磨空化声场的测量需要，同时接入一到多套水平连杆、竖直连杆、声强探头夹持机构及声强探头，从而实现对多个油石条同时测量的目的。

所述声强探头可以精确实现水平、竖直运动和旋转运动。

所述超声珩磨装置为立式超声珩磨装置。