[发明专利]一种非接触旋转超声单颗磨粒磨削装置

说明书

本发明公开了一种非接触旋转超声单颗磨粒磨削装置，包括磨床基体、设置在磨床基体上的主轴以及固定在所述主轴上的砂轮基体，在所述磨床基体上设置有一与所述砂轮基体相靠近的原边磁芯安装座，在所述砂轮基体和原边磁芯安装座上相对的两个内侧面分别设有环形槽；在所述砂轮基体的环形槽内设置有非接触电能传输副边线圈组件，在所述原边磁芯安装座的环形槽内设置有非接触电能传输原边线圈组件；在所述超声换能器的端面设置有一芯轴，在芯轴的另一端焊接单颗磨粒。本发明振动型砂轮可在超声辅助磨削加工过程中，为探索磨削时的超声作用对磨粒磨损机理、磨损速率的影响，以及在材料的成屑机理、磨削后工件表面完整性的影响提供了一种新的方式。

技术领域

本发明涉及单颗磨粒磨削领域，具体涉及一种非接触旋转超声单颗磨粒磨削用的砂轮装置。

背景技术

随着工业技术的迅猛发展，陶瓷因其具有机械强度高、耐磨、耐高温、耐腐蚀等优良特性，因而被广泛的应用于航空航天、汽车、通信和化工等领域。目前，由于陶瓷材料的自身特性，导致其机械加工效率低，成本很高(约占生产成本的50％-75％)，同时，由于加工所引起的工件表面微观裂纹、微破碎等缺陷，极大的影响了零件的使用性能和可靠性。为了消除陶瓷加工的表面缺陷，提高陶瓷材料的加工质量与使用性能，须改进陶瓷材料的精密加工技术。

超声磨削技术作为特种加工技术中的一种，其独特的加工工艺可有效的减小磨削陶瓷时的磨削力，提高加工表面质量，减少加工面的微观裂纹。为了给超声振动磨削陶瓷材料的加工方法及工艺提供理论依据，需采用单颗磨粒振动磨削的方法对超声辅助磨削陶瓷材料时的材料去除机理及材料表面裂纹的产生与扩展的机理进行研究。目前，超声振动单颗磨粒磨削理论上的方法有两种：工件振动磨削法和工具振动磨削法。工件振动磨削法的超声单颗磨粒磨削装置主要适用于工件结构简单、体积小，磨削工具尺寸较大且无法施加超声振动的试验研究，此种方法虽然可以进行超声磨削机理的部分研究，但与现实生产中的工况相差较大，严重影响机理研究的实际性与真实性。

目前，为了提高装备中电能传输部件的安全性和使用寿命，传统型的接触式(碳刷和导电集流环)电能传输方式已逐渐被非接触的形式所取代，即通过两线圈的电磁感应实现电能的传输，此种技术已在手机充电器、吸尘器机器人等多个领域得到了应用。但目前，如何将这种非接触式电能传输方式应用到工具振动磨削法中，则还存在很大的问题，所有大尺寸超声振动单颗磨粒磨削砂轮均采用工件振动的方式，主要是因为单个的超声换能器的驱动功率无法带动整个砂轮振动，所以到目前为止还未出现采用非接触式电能传输方式的大尺寸超声振动单颗磨粒磨削砂轮。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种针对陶瓷材料磨削用的新型大直径非接触旋转超声单颗磨粒磨削砂轮装置，以便对陶瓷材料的超声辅助磨削机理进行研究，从而为超声辅助磨削陶瓷材料在工业上的应用提供理论参考与依据。同时，利用非接触电能传输的方式为超声辅助磨削砂轮中的换能器供电，从而提高系统装置的整体安全性与安装的灵活性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：