[发明专利]法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法及系统

说明书

本发明公开了一种法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削系统，其变幅杆法兰盘上开设环形槽、销孔和隔振槽，环形槽内内的O型密封圈用于法兰盘与刀柄内侧配合时起密封作用，销钉固置于法兰一侧的销孔内与刀柄上的销孔配合，防止变幅杆的转动，隔振槽减弱变幅杆的振动向法兰盘的传递。在压盖与变幅杆法兰间添加聚四氟乙烯垫圈，阻止法兰盘的振动通过压盖螺母向刀柄传动，装配时并在压盖端面和螺纹上涂上密封胶，进一步加强密封的效果。通过螺帽将砂轮盘固定于变幅杆前端，根据不同变幅杆形式可实现砂轮盘纵‑弯，纵‑扭，径‑扭等复合的超声振动。本发明极大减小或消除了变幅杆的振动对超声刀柄的影响，间接的扩大了超声辅助加工的适用范围。

技术领域：

本发明涉及一种超声振动加工设备，特别涉及一种具有法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法及系统。

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。超声振动加工是在普通切削、磨削、钻削等加工方法的基础上对的刀具或工件施以高频振动而形成的加工技术。其应用越来越广，辅助加工种类越来越多。实验表明在超声辅助磨削形式下，被加工表面可以获得较好的表面微观结构、高的加工精度、良好的表面质量和优越的抗疲劳性能，并延长砂轮的使用寿命。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有超声产品声学系统节点设计的理论与实践不符合的矛盾，在理论上，节点/节盘是一个点或一条线不产生任何振动，实际上由于支撑刚性要求，节盘必须是一个面或一个体，节盘的振动不可避免）。为避免节盘的振动传递到刀柄上，引起刀柄与主轴结合后振动对主轴精度的影响，本发明提供一种具有双减振和双密封功能的超声平面磨削系统，极大减小变幅杆的振动对超声刀柄的影响，保证机床主轴的精度，同时扩大超声磨削加工的实用性及稳定性。

本发明的技术方案是：

一种法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法，包括以下步骤：

a、根据局部共振设计理论进行设计：当砂轮盘的直径与其装配的变幅杆小端直径之比大于10:3时，将大砂轮盘的某一固有本征频率作为变幅杆和换能器设计的谐振频率来计算变幅杆的几何尺寸或将变幅杆和换能器组合的频率作为砂轮盘的设计频率来计算砂轮盘的几何尺寸，此时组成的振动系统，砂轮盘以接近谐振频率附近的固有频率振动；根据变幅杆的不同形式，大砂轮盘呈现出纵向-弯曲、弯曲-扭转、纵向-径向、纵-扭-弯、径-扭-纵两维及以上的复合振动；通过大面积压紧螺帽将大砂轮盘与变幅杆连接；

b、变幅杆采用直杆或锥杆，根据需要在其上开设螺旋槽以形成上述砂轮不同形式的复合振动，振动节点处设置法兰盘，利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使换能器和变幅杆构成一体式振动单元；

c、在法兰盘与换能器连接侧开设环槽，放置O型密封圈，同时在法兰盘与刀柄上开设销孔，将销钉与法兰紧配合，与刀柄上的孔间隙配合，从而防止变幅杆在压紧时转动，在法兰盘另一侧开设隔振槽，以隔离变幅杆的振动向法兰盘传递；

d、变幅杆法兰盘与超声刀柄内侧紧密配合，在压盖与法兰盘之间添加环形聚四氟乙烯垫圈，通过压盖将垫圈和变幅杆固定于刀柄中，垫圈的作用主要是隔离变幅杆端面的振动通过压盖向刀柄传递；装配时在压盖螺纹与刀体螺纹以及压盖端面之间涂密封胶，将刀柄与压盖端面、螺纹之间的间隙进行密封，以防止向刀体腔内渗水；无线传输盘与换能器相连，装配与刀柄外侧。

大砂轮盘磨削端面沿圆周方向开设有均布槽口，便于磨削时切削液和磨屑的排出，在砂轮盘腹板处进行镂空处理，便于磨削液向磨削区流入和磨削热的及时扩散，亦使砂轮盘减重。

非谐振设计理论可以通过调整变幅杆或砂轮盘的结构尺寸，使砂轮盘与变幅杆组成的振动系统谐振于砂轮盘的某一阶固有频率，从而达到更好的振动效果。