本發(fā)明屬于磨削加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲振動磨削裝置。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展對硬脆材料、難加工材料和新型先進材料的需求日益增多，對關(guān)鍵零件的加工效率、加工質(zhì)量和加工精度提出了更高的要求。傳統(tǒng)磨削方法因不可避免的產(chǎn)生較大的磨削力以及磨削熱，引起工件表面/亞表面損傷以及砂輪壽命低等一系列問題。

超聲振動磨削是建立在振動理論和切削理論等基礎(chǔ)上的復(fù)合加工方法，這種磨削方法與以往的磨削根本區(qū)別在于磨削過程中由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電振蕩信號經(jīng)超聲換能器轉(zhuǎn)換成超聲頻機械振動，超聲振動振幅由變幅桿放大后驅(qū)動工具砂輪產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振動，使刀具對工件進行周期性的切削，即工具砂輪在高速旋轉(zhuǎn)磨削的同時也對其產(chǎn)生高頻振動。

超聲振動磨削的特殊機理使磨削效率顯著提高、磨削溫度降低、砂輪的使用壽命延長，同時超聲振動磨削改善了對難加工材料的磨削能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種磨削效率高、磨削精度高、能夠?qū)δハ鲿r的參數(shù)進行選擇和調(diào)整、適用于各種難加工材料的超聲振動磨削裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種超聲振動磨削裝置，包括超聲波發(fā)生器、機床主軸、主軸外殼、外筒體、內(nèi)筒體、超聲振動動力傳輸機構(gòu)、變幅桿和磨頭；

機床主軸的動力輸出端垂直向下設(shè)置，機床主軸下端伸出主軸外殼，外筒體上端通過上法蘭盤及上螺栓固定設(shè)置主軸外殼底部，內(nèi)筒體上端固定設(shè)有連接板，機床主軸下端與連接板上表面固定連接，內(nèi)筒體下端同軸向設(shè)有壁厚大于內(nèi)筒體的連接筒，連接筒下端通過下螺栓連接有安裝盤，安裝盤下表面連接有變幅桿，變幅桿內(nèi)設(shè)有下端伸出變幅桿的刀柄，磨頭設(shè)置在刀柄下端，安裝盤上表面設(shè)有壓電陶瓷片，壓電陶瓷片上端設(shè)有導(dǎo)向限位盤，導(dǎo)向限位盤的外壁與內(nèi)筒體內(nèi)壁接觸；

超聲振動動力傳輸機構(gòu)設(shè)置在外筒體與內(nèi)筒體之間，超聲波發(fā)生器通過第一導(dǎo)線與超聲振動動力傳輸機構(gòu)連接，超聲振動動力傳輸機構(gòu)通過第二導(dǎo)線與壓電陶瓷片連接；

機床主軸、內(nèi)筒體、外筒體、變幅桿、刀柄和磨頭具有同一條回轉(zhuǎn)中心線。

超聲振動動力傳輸機構(gòu)包括上鋁盤座、下鋁盤座、上線圈盤和下線圈盤，上鋁盤座和下鋁盤座均套在內(nèi)筒體外部，上鋁盤座上部內(nèi)圈與外筒體下部外圈螺紋連接，下鋁盤座位于上鋁盤座下方，下鋁盤座下端面設(shè)有第一連接套，第一連接套通過第一緊固螺釘與內(nèi)筒體外壁連接，上鋁盤座下端面開設(shè)有下端敞口的上環(huán)形槽，下鋁盤座上端面開設(shè)有上端敞口的下環(huán)形槽，上線圈盤設(shè)置在上環(huán)形槽內(nèi)，下線圈盤設(shè)置在下環(huán)形槽內(nèi)，上線圈盤和下線圈盤上下對應(yīng)設(shè)置；

上鋁盤座側(cè)部設(shè)有與上線圈盤電連接的第一航空接口，所述的第一導(dǎo)線通過第一航空插座插設(shè)在第一航空接口內(nèi)；內(nèi)筒體上設(shè)有第一穿線孔，所述的第二導(dǎo)線穿過第一穿線孔的兩端分別與下線圈盤和壓電陶瓷片連接；

內(nèi)筒體外表面設(shè)有第一支撐環(huán)，第一連接套下端面與第一支撐環(huán)上表面接觸。

超聲振動動力傳輸機構(gòu)包括外鋁盤座、內(nèi)鋁盤座、外線圈盤和內(nèi)線圈盤，內(nèi)鋁盤座套在內(nèi)筒體外部，外筒體下端設(shè)有套在內(nèi)筒體外部且下端敞口的安裝蓋，外鋁盤座外圈螺紋連接安裝蓋內(nèi)，外鋁盤座套在內(nèi)鋁盤座外部，內(nèi)鋁盤座下端面設(shè)有第二連接套，第二連接套通過第二緊固螺釘與內(nèi)筒體外壁連接，外鋁盤座內(nèi)圈開設(shè)有內(nèi)側(cè)敞口的外環(huán)形槽，內(nèi)鋁盤座外圈開設(shè)有外側(cè)敞口的內(nèi)環(huán)形槽，外線圈盤設(shè)置在外環(huán)形槽內(nèi)，內(nèi)線圈盤設(shè)置在內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)，外線圈盤和內(nèi)線圈盤左右對應(yīng)設(shè)置；

外鋁盤座底部設(shè)有與外線圈盤電連接的第二航空接口，所述的第一導(dǎo)線通過第二航空插座插設(shè)在第二航空接口內(nèi)；內(nèi)筒體上設(shè)有第二穿線孔，所述的第二導(dǎo)線穿過第二穿線孔的兩端分別與內(nèi)線圈盤和壓電陶瓷片連接；

內(nèi)筒體外表面設(shè)有第二支撐環(huán)，第二連接套下端面與第二支撐環(huán)上表面接觸。

壓電陶瓷片上端設(shè)有蓋板，導(dǎo)向限位盤下表面設(shè)有限位槽，蓋板上部裝配在限位槽內(nèi)，導(dǎo)向限位盤、蓋板和壓電陶瓷片之間通過垂直設(shè)置的連接螺栓緊固連接。

采用上述技術(shù)方案，機床主軸通過連接板驅(qū)動內(nèi)筒體高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒體帶動下端的安裝盤、變幅桿、刀柄和磨頭一同旋轉(zhuǎn)，與此同時，超聲波發(fā)生器將超聲波通過上線圈盤傳輸給高速旋轉(zhuǎn)的下線圈盤或者通過外線圈盤傳輸給高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)線圈盤，再通過壓電陶瓷片傳輸給變幅桿、刀柄和磨頭，從而實現(xiàn)超聲振動磨削加工作業(yè)。

上鋁盤座和下鋁盤座之間、外鋁盤座和內(nèi)鋁盤座之間要留有一定量的間隙，其中上鋁盤座和下鋁盤座之間的間隙可以通過旋轉(zhuǎn)外鋁盤座在外筒體上螺接的長度來進行調(diào)節(jié)，這樣就保證高效率的無線傳輸。外鋁盤座和內(nèi)鋁盤座之間的間隙保持固定的模式。

由于壓電陶瓷片較長，因此在壓電陶瓷片上端設(shè)置導(dǎo)向限位盤與內(nèi)筒體接觸，防止高速旋轉(zhuǎn)時壓電陶瓷片的擺動。

本發(fā)明直接安裝在機床主軸上，無需對機床進行改造。本發(fā)明可方便地控制振動磨削的參數(shù)，并對實現(xiàn)難加工材料的高效加工大有裨益。

通過超聲波發(fā)生器發(fā)送一定的信號傳遞給換能器來實現(xiàn)變幅桿連接處磨頭的振動，從而實現(xiàn)對零件的磨削。本發(fā)明主要利用超聲振動系統(tǒng)驅(qū)動磨頭實現(xiàn)所需的振動磨削，同時可根據(jù)工作要求進行超聲系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，對于難加工材料的磨削技術(shù)具有重要意義，也提高了材料表面加工質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例一：如圖1所示，本發(fā)明的一種超聲振動磨削裝置，包括超聲波發(fā)生器1、機床主軸2、主軸外殼3、外筒體4、內(nèi)筒體5、超聲振動動力傳輸機構(gòu)、變幅桿6和磨頭7。

機床主軸2的動力輸出端垂直向下設(shè)置，機床主軸2下端伸出主軸外殼3，外筒體4上端通過上法蘭盤8及上螺栓9固定設(shè)置主軸外殼3底部，內(nèi)筒體5上端固定設(shè)有連接板10，機床主軸2下端與連接板10上表面固定連接，內(nèi)筒體5下端同軸向設(shè)有壁厚大于內(nèi)筒體5的連接筒11，連接筒11下端通過下螺栓36連接有安裝盤12（連接筒11壁厚大于內(nèi)筒體5，這樣便于軸向連接下螺栓36），安裝盤12下表面連接有變幅桿6，變幅桿6內(nèi)設(shè)有下端伸出變幅桿6的刀柄13，磨頭7設(shè)置在刀柄13下端，安裝盤12上表面設(shè)有壓電陶瓷片14，壓電陶瓷片14上端設(shè)有導(dǎo)向限位盤15，導(dǎo)向限位盤15的外壁與內(nèi)筒體5內(nèi)壁接觸。

超聲振動動力傳輸機構(gòu)設(shè)置在外筒體4與內(nèi)筒體5之間，超聲波發(fā)生器1通過第一導(dǎo)線16與超聲振動動力傳輸機構(gòu)連接，超聲振動動力傳輸機構(gòu)通過第二導(dǎo)線17與壓電陶瓷片14連接。

機床主軸2、內(nèi)筒體5、外筒體4、變幅桿6、刀柄13和磨頭7具有同一條回轉(zhuǎn)中心線。

超聲振動動力傳輸機構(gòu)包括上鋁盤座18、下鋁盤座19、上線圈盤20和下線圈盤21，上鋁盤座18和下鋁盤座19均套在內(nèi)筒體5外部，上鋁盤座18上部內(nèi)圈與外筒體4下部外圈螺紋連接，下鋁盤座19位于上鋁盤座18下方，下鋁盤座19下端面設(shè)有第一連接套35，第一連接套35通過第一緊固螺釘22與內(nèi)筒體5外壁連接，上鋁盤座18下端面開設(shè)有下端敞口的上環(huán)形槽，下鋁盤座19上端面開設(shè)有上端敞口的下環(huán)形槽，上線圈盤20設(shè)置在上環(huán)形槽內(nèi)，下線圈盤21設(shè)置在下環(huán)形槽內(nèi)，上線圈盤20和下線圈盤21上下對應(yīng)設(shè)置。

上鋁盤座18側(cè)部設(shè)有與上線圈盤20電連接的第一航空接口，所述的第一導(dǎo)線16通過第一航空插座23插設(shè)在第一航空接口內(nèi)；內(nèi)筒體5上設(shè)有第一穿線孔24，所述的第二導(dǎo)線17穿過第一穿線孔24的兩端分別與下線圈盤21和壓電陶瓷片14連接。

內(nèi)筒體5外表面設(shè)有第一支撐環(huán)35，第一連接套下端面與第一支撐環(huán)37上表面接觸，第一支撐環(huán)35起到支撐下鋁盤座19和下線圈盤21的作用，避免第一緊固螺釘22受到切應(yīng)力。

壓電陶瓷片14上端設(shè)有蓋板25，導(dǎo)向限位盤15下表面設(shè)有限位槽，蓋板25上部裝配在限位槽內(nèi)，導(dǎo)向限位盤15、蓋板25和壓電陶瓷片14之間通過垂直設(shè)置的連接螺栓26緊固連接。

機床主軸2通過連接板10驅(qū)動內(nèi)筒體5高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒體5帶動下端的安裝盤12、變幅桿6、刀柄13和磨頭7一同旋轉(zhuǎn)，與此同時，超聲波發(fā)生器1將超聲波通過上線圈盤20傳輸給高速旋轉(zhuǎn)的下線圈盤21，再通過壓電陶瓷片14傳輸給變幅桿6、刀柄13和磨頭7，從而實現(xiàn)超聲振動磨削加工作業(yè)。

上鋁盤座18和下鋁盤座19之間要留有一定量的間隙，上鋁盤座18和下鋁盤座19之間的間隙可以通過旋轉(zhuǎn)外鋁盤座在外筒體4上螺接的長度來進行調(diào)節(jié)，這樣就保證高效率的無線傳輸。

由于壓電陶瓷片14較長，因此在壓電陶瓷片14上端設(shè)置導(dǎo)向限位盤15與內(nèi)筒體5接觸，防止高速旋轉(zhuǎn)時壓電陶瓷片14的擺動。

實施例二：如圖2所示，該實施例與實施例一的區(qū)別之處在于，超聲振動動力傳輸機構(gòu)包括外鋁盤座27、內(nèi)鋁盤座28、外線圈盤29和內(nèi)線圈盤30，內(nèi)鋁盤座28套在內(nèi)筒體5外部，外筒體4下端設(shè)有套在內(nèi)筒體5外部且下端敞口的安裝蓋31，外鋁盤座27外圈螺紋連接安裝蓋31內(nèi)，外鋁盤座27套在內(nèi)鋁盤座28外部，內(nèi)鋁盤座28下端面設(shè)有第二連接套36，第二連接套36通過第二緊固螺釘32與內(nèi)筒體5外壁連接，外鋁盤座27內(nèi)圈開設(shè)有內(nèi)側(cè)敞口的外環(huán)形槽，內(nèi)鋁盤座28外圈開設(shè)有外側(cè)敞口的內(nèi)環(huán)形槽，外線圈盤29設(shè)置在外環(huán)形槽內(nèi)，內(nèi)線圈盤30設(shè)置在內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)，外線圈盤29和內(nèi)線圈盤30左右對應(yīng)設(shè)置；

外鋁盤座27底部設(shè)有與外線圈盤29電連接的第二航空接口，所述的第一導(dǎo)線16通過第二航空插座插33設(shè)在第二航空接口內(nèi)；內(nèi)筒體5上設(shè)有第二穿線孔34，所述的第二導(dǎo)線17穿過第二穿線孔34的兩端分別與內(nèi)線圈盤30和壓電陶瓷片14連接。

內(nèi)筒體5外表面設(shè)有第二支撐環(huán)38，第二連接套36下端面與第二支撐環(huán)38上表面接觸，第二支撐環(huán)38起到支撐內(nèi)鋁盤座28和內(nèi)線圈盤30的作用，避免第二緊固螺釘32受到切應(yīng)力。

外鋁盤座27和內(nèi)鋁盤座28之間要留有一定量的間隙。外鋁盤座27和內(nèi)鋁盤座28之間的間隙保持固定的模式。超聲波發(fā)生器1將超聲波通過外線圈盤29傳輸給高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)線圈盤30。

本發(fā)明中的機床主軸2也可以水平設(shè)置，外筒體4和上法蘭盤8一體制作而成，內(nèi)筒體5、連接板10、支撐環(huán)和連接筒11一體制作而成，變幅桿6和安裝盤12一體制造而成，下鋁盤座19與第一連接套35一體制造而成，內(nèi)鋁盤座28與第二連接套36一體制造而成。

本實施例并非對本發(fā)明的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。