CN102240960A - 一种超精密超声珩磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超精密超声珩磨装置，包括集流环、珩磨头本体、油石座、换能器；其中集流环安装在主轴上，集流环一侧通过碳刷将超声电源引入，集流环另一侧则通过引线和换能器连接；油石座则安装在珩磨头本体上，油石座和珩磨头的安装槽采用间隙配合；将换能器直接安放在油石座内。改进珩磨头的珩磨精度远高于传统超声珩磨头，达到IT3-4.传统超声珩磨精度是IT5-6.表面粗糙度达到纳米级，形状精度达到微米级，远高于传统超声珩磨方法。

Description

一种超精密超声珩磨装置
技术领域
本发明涉及一种超精密超声珩磨装置，属于珩磨加工技术领域。 
背景技术
珩磨加工是在孔加工、平面加工、外圆表面加工等领域用来改善加工尺寸精度、形状精度的重要方法。在汽车发动机、液压元器件等对内孔、平面、外圆形状精度要求较高的场所被广泛使用。 
超声珩磨加工是传统珩磨方法与超声加工的复合，在传统珩磨加工中引入超声以后，能大幅提高珩磨效率，同时由于超声珩磨是断续切削过程，珩磨力较小，珩磨加工时油石不容易堵塞，珩磨温度较低；因而容易达到较好的表面质量。 
在超精密加工领域，用于超精密加工的设备精度极高，切削深度往往在纳米级，产生的切屑厚度极薄。此时传统超声珩磨方法由于超声振幅过大，表面容易产生大的划痕，不容易被继续珩磨加工去除，影响表面质量进一步提高。 
参考图1，目前传统超声珩磨装置，采用的超声珩磨头是换能器5+变幅杆4+弯曲振动圆盘3+油石1+油石座2+集流环6结构，该结构使得换能器5的输出振幅经过变幅杆4放大，经过弯曲振动圆盘3传递到油石座2，并带动油石1做超声振动。其优点是振幅大，材料去除率高，利于提高生产率；缺点是结构复杂，制造成本很高，安装调整困难，能量在传递过程中损耗较大；同时由于振幅大，对珩磨表面造成损伤，不容易在后续的珩磨工序中除去，因此使得加工精度低，适于精密半精密加工，但不适于在超精密加工领域应用。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种超精密超声珩磨装置。 
一种超精密超声珩磨装置，包括集流环、珩磨头本体、油石座、换能器；其中集流环安装在主轴上，集流环一侧通过碳刷将超声电源引入，集流环另一侧则通过引线和换能器连接；油石座则安装在珩磨头本体上，油石座和珩磨头的安装槽采用间隙配合；将换能器直接安放在油石座内。 
所述的超精密超声珩磨装置，在油石座底部铣槽，油石座一侧钻通孔，用螺栓连接换能器的螺纹孔和油石座，固定换能器于油石座底部的槽内。 
所述的超精密超声珩磨装置，在所述珩磨头本体内部有用来布线的小孔。 
改进珩磨头的珩磨精度远高于传统超声珩磨头，达到IT3-4.传统超声珩磨精度是IT5-6.表面粗糙度达到纳米级，形状精度达到微米级，远高于传统超声珩磨方法。 
附图说明
图1为现有的珩磨装置结构示意图； 
图2为本发明珩磨装置的结构示意图； 
图3位图2的A-A剖面图； 
图4为本发明换能器的安装示图。 
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。 
参图2，本发明提供一种超精密超声珩磨装置，包括主轴、集流环40、珩磨头本体10、油石座20、换能器30。其中主轴通过销钉和机床主轴连接；集流环40安装在主轴上，一侧通过碳刷将超声电源引入，另一侧则通过引线和换能器30连接；油石座20则安放在珩磨头本体10上，为实现超声振动，油石座和珩磨头的安装槽采用间隙配合；将换能器30直接安放在油石座20内，这样省略了中间的能量传送、放大环节，而是由换能器直接将超声能传给油石座，省略变幅杆、弯曲振动圆盘等。 
参考图3，油石50粘结安装在油石座20内，油石座20通过横销60驱动，安装在 珩磨头本体10的安装槽内，油石座20的两端有凹槽34，通过该凹槽34用环形弹簧将油石座20与珩磨头本体10固定在一起 
在油石座20上设置有安装换能器30的槽口，并根据换能器的规格、安装尺寸决定其采用的连接方式；因珩磨头旋转，因而还需要集流环40将超声电源引入。 
如图4所示，通常，对于圆柱形、有安装螺纹孔的换能器30，可在油石座20底部铣槽33，同时一侧钻通孔32，用螺栓31连接换能器30的螺纹孔和油石座20，固定换能器30于油石座底部的槽33内。 
同时需要在珩磨头本体10内部钻有用来布线的小孔，以将超声电源引入到换能器接线端。 
这样即可避免原有结构复杂、制造成本高、能量损失大、起振困难等诸多问题，使得***结构简单、起振容易，制造成本降低。同时避免原有结构振幅过大，不适于超精密加工的缺点.由于省去了变幅杆，超声振幅没有经过二次放大，而直接从换能器释放出的振幅通常只有几μm，较原有结构的振幅降低1/10左右，因而在超精密珩磨加工中对珩磨表面造成的损伤较小，较容易被后续的加工去除，能够得到较好的珩磨表面质量. 
根据换能器规格、安装尺寸不同，槽和孔有多种形式。在更换油石时，应先拆下换能器，以免加热时损伤换能器内部电气原件。油石钎焊到油石座上以后，再安装换能器到油石座，并将油石座(带有换能器)安装到珩磨头上，两侧用弹簧固定，油石座安装时采用间隙配合，要有一定的游隙，便于实现超声振动。此时组装好后，成为超精密珩磨用超声珩磨头。 
将该改进珩磨头安装到精密珩磨机上，进行超精密珩磨加工，珩磨头油石采用细粒度、树脂结合剂，工件采用氧化锆陶瓷衬套，在相同加工参数下(振幅不同)和传统超声珩磨头一起进行比较。结果表明，改进珩磨头的珩磨精度远高于传统超声珩磨头，达到IT3-4.传统超声珩磨精度是IT5-6.表面粗糙度达到纳米级，形状精度达到微米级，远高于传统超声珩磨方法。 
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。 

Claims (3)

1.一种超精密超声珩磨装置，其特征在于，包括集流环、珩磨头本体、油石座、换能器；其中集流环安装在主轴上，集流环一侧通过碳刷将超声电源引入，集流环另一侧则通过引线和换能器连接；油石座则安装在珩磨头本体上，油石座和珩磨头的安装槽采用间隙配合；将换能器直接安放在油石座内。
2.根据权利要求1所述的超精密超声珩磨装置，其特征在于，在油石座底部铣槽，油石座一侧钻通孔，用螺栓连接换能器的螺纹孔和油石座，固定换能器于油石座底部的槽内。
3.根据权利要求1所述的超精密超声珩磨装置，其特征在于，在所述珩磨头本体内部有用来布线的小孔。
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