[发明专利]一种单激励超声椭圆振动辅助磨削装置及其运行工艺

说明书

本发明涉及一种单激励超声椭圆振动辅助磨削装置及其运行工艺，该装置主要包括隔振底座、前支架、后支架、防水罩、压电陶瓷换能器、纵振变幅杆和纵‑弯复合变幅杆，其中纵振变幅杆和纵‑弯复合变幅杆通过双头螺柱成一定角度连接。压电陶瓷换能器在外界激励电压作用下产生纵向超声振动，并将纵向超声振动通过纵振变幅杆放大，经过放大的超声振动传递至纵‑弯复合变幅杆，使得纵‑弯复合变幅杆在其末端产生纵向振动和弯曲振动，从而形成椭圆运动轨迹。本发明通过单激励实现超声椭圆振动，结构简单，便于控制，可实现超声椭圆振动磨削加工，不仅能增大磨削材料去除率，还可以提高磨削质量。

技术领域

本发明属于磨削加工技术领域，尤其涉及一种超声椭圆振动磨削装置。

技术背景

磨削加工因具有加工精度高、加工质量好以及工艺范围广等优点，被广泛应用于航空航天、军工及通信等领域精密零部件的加工。但是磨削过程中较大的磨削力和磨削热，会引起工件表面、亚表面损伤，降低砂轮使用寿命，严重制约磨削加工技术的发展。

超声振动辅助磨削加工是在传统磨削加工的基础上，通过对砂轮或工件施加一维或多维超声振动来改善加工质量的一种复合加工技术。施加超声振动后，砂轮和工件断续接触，材料的去除机理发生了变化，使得磨粒和工件的摩擦力降低，平均作用时间缩短，从而对降低磨削力、减少磨削热、减轻砂轮磨损、提高工件的加工精度和加工质量有很大的帮助。

发明专利（公开号：CN206286938U）公开了一种对工具施加超声振动的磨削装置，该装置通过将砂轮固定在超声波刀柄末端从而实现磨削加工，当砂轮直径较大时，该装置的应用将受到限制。发明专利（公开号：CN106181596A）公开了一种多角度二维超声振动磨削装置，该装置通过调节两个超声波振子的角度产生不同的合振方向,以此来改变磨粒与工件的相对运动轨迹，但是两个超声波振子的控制多有不便。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处,提供了一种结构简单，便于控制的单激励超声椭圆振动辅助磨削装置。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种单激励超声椭圆振动辅助磨削装置，包括隔振底座、前支架、后支架、防水罩、压电陶瓷换能器、纵振变幅杆和纵-弯复合变幅杆；压电换能器通过双头螺柱与纵振变幅杆末端连接，纵振变幅杆通过法兰固定在后支架的斜面上，防水罩套在压电换能器和纵振变幅杆的外面，并固定在后支架的斜面上，纵振变幅杆的前端与纵-弯复合变幅杆的末端斜面结构通过双头螺柱固定连接，纵-弯复合变幅杆通过法兰固定在前支架上，前支架和后支架分别固定在隔振底座上。

所述纵-弯复合变幅杆主要包括前端工作台、法兰和末端，前端工作台的截面为矩形结构，法兰位于振动节点处，沿圆周方向均布小孔，末端的截面为圆形或矩形，在末端设置有斜面结构，斜面与纵-弯复合变幅杆的轴线方向成一定夹角α，夹角大于0度，小于90度，斜面结构上开设有垂直于斜面的螺纹孔。

所述纵振变幅杆可以是单一的变幅杆结构，也可以是多段复合的变幅杆结构，法兰位于振动节点处，圆周方向均布螺纹孔，法兰靠近前端的面上开设有矩形截面槽。

所述防水罩的底部圆周方向均布螺纹孔，与后支架连接的面上开设有矩形截面沟槽，顶部开设有圆形孔，孔周围均布4个螺纹孔。

所述后支架主要包括底部支撑结构和斜面支撑结构，底部支撑结构和斜面支撑结构具有锐夹角β，且α+β=90°。斜面支撑结构中间位置有中心孔，在中心孔的径向方向根据半径的不同，依次开设矩形截面沟槽、均布螺纹孔、矩形截面沟槽和均布螺纹孔。