[发明专利]一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置及方法

权利要求书

1.一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，包括轴承保持器、轴套、振动板和超声振动装置，所述轴承保持器的外围套接所述轴套，所述轴承保持器通过所述轴套连接底座，所述底座设于平面磨床磁力工作台；

所述轴承保持器的上方设有所述振动板，所述振动板与轴承之间保持滚动接触；

振动板的一侧与超声振动的装置连接；

所述振动板的顶面设有三向磨削测力仪，所述三向磨削测力仪用于对工件的测量，所述三向磨削测力仪连接信号处理装置和信号记录装置。

2.如权利要求1所述的一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，所述超声振动装置的超声振动加载方向与磨床砂轮的轴向方向平行。

3.如权利要求1所述的一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，所述轴承保持器与所述轴套之间间隙配合，以保持所述轴承与轴承之间能够进行充分的转动。

4.如权利要求1所述的一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，所述振动板能够被磨床的磁力工作台吸引以保持其在垂直方向的位置。

5.如权利要求1所述的一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，所述超声振动装置至少包括互相连接的换能器和变幅杆，所述超声振动装置的换能器通过支架固定，变幅杆的大端与换能器连接，变幅杆的小端与振动板连接。

6.如权利要求5所述的一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，所述支架与所述超声波振动装置可拆卸连接，所述支架具有多个相异型号以便于更换所述超声振动装置进而产生不同频率的超声波。

7.如权利要求1所述的一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，所述底座与平面磨床磁力工作台之间无磁力。

8.一种一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验方法，使用如权利要求1～6任意一项所述的一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，包括如下步骤：

组装实验装置；

三向磨削测力仪利用压电晶体的压电效应，使加工件在外力作用下产生的机械变形转换为电荷输出，经电荷放大器放大并通过A/D转换，输入到电脑进行计算和分析，得到在x,y,z三个坐标方向上的磨削力F_x,F_y,F_z；测得的法向力F_n，其转换公式为：

式中，F_x,F_y,F_z分别为x,y,z三个坐标方向上的磨削力；

通过更换不同类型的支架以及超声振动装置能够实现频率的改变；所述三向磨削测力仪能够放置多种类型的夹具，从而实现多种尺寸工件的磨削加工，进而获得实验数据；

每组工艺参数进行3次实验，采集相关实验数据后取平均值。

9.一种一维多频率轴向超声振动辅助磨削方法，使用如权利要求1～6任意一项所述的一维多频率轴向超声振动辅助磨削实验装置，其特征在于，包括如下步骤：

组装所述实验装置；

将待加工的工件固定在夹具上，将夹具设于所述三向磨削测力仪之上；

启动所述超声振动装置，启动磨床。