CN103231287A - 一种无心磨削装置及其应用原理 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无心磨削装置，其装置包括主砂轮和用于支撑工件的托板，主砂轮旁设有超声振动板，托板置于主砂轮和超声振动板之间的间隙下方，超声振动板下方连有丝杠套，丝杠套内设有滚珠丝杠，滚珠丝杠的一端连有步进电机，丝杠套置于直线导轨上，超声振动板由弹性金属板和四块压电陶瓷组成，弹性金属板上设有偶数块压电陶瓷，每两个相间隔的压电陶瓷连接有一功率放大器，每个功率放大器均与一信号发生器相连，弹性金属板的端面有厚度为0.5mm的摩擦片；应用原理为在加工中超声振动板和托板共同支撑和控制工件的运动，进行微细零件磨削加工。本发明具有结构简单、误差小、精度高、质量高的有优点。

Description

一种无心磨削装置及其应用原理
技术领域
本发明涉及一种无心磨削装置，特别是一种微细零件的无心磨削装置及其应用原理，微细零件为直径2mm以下的圆形工件。
背景技术
目前，如图1所示，通常无心磨削在进行外圆磨削时，工件放在主砂轮与导轮之间，由其下方的托板支承，并由导轮带动旋转。在传统无心磨削技术中，为获得理想的形状公差、表面精度和较高的加工效率，无心磨床必须具备高刚性、相对较大的砂轮及导轮，并要对导轮的运动进行精确控制。工件加工精度依赖于导轮的圆度及其旋转精度，高精度的修整技术及高旋转精度的主轴对于导轮来说必不可少，因此在无心磨床上需要安装附加的旋转控制部件及修整装置等。由于结构的局限，传统无心磨削设备不适合于直径小于2mm的微细零件的加工。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供了一种微细零件的无心磨削装置及其应用原理，来解决微细零件的无心磨削问题，同时可有效避免由导轮造成的圆度误差及导轮主轴造成的旋转误差，提高工件旋转精度。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种无心磨削装置包括主砂轮和用于支撑工件的托板，主砂轮旁设有超声振动板，托板置于主砂轮和超声振动板之间的间隙下方，超声振动板下方连有丝杠套，丝杠套内设有滚珠丝杠，滚珠丝杠的一端连有步进电机，丝杠套置于直线导轨上，超声振动板由弹性金属板和压电陶瓷组成，弹性金属板上设有偶数块压电陶瓷，每两个相间隔的压电陶瓷连接有一功率放大器，每个第一功率放大器均与一信号发生器相连，弹性金属板的端面固结有厚度为0.5mm的摩擦片。
本发明适用于直径在2mm以下的工件的无心磨削。
一种无心磨削装置的应用原理，超声振动板由所述压电陶瓷粘结在弹性金属板上构成，由信号发生器产生相位差为ψ的两个交流信号，并通过两个功率放大器放大后施加在弹性金属板上，通过合成所述弹性金属板上弯曲和纵向两个方向的振动，在弹性金属板的端面产生超声椭圆振动，在进行无心磨削加工时，由弹性金属板和托板支撑工件，工件的旋转运动由工件与弹性金属板之间的摩擦力控制，工件圆周速度与弹性金属板端面接触处的椭圆振动的线速度相同。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明是通过超声振动板取代传统无心磨床中导向轮的作用，超声振动板由压电陶瓷粘结在弹性金属板上构成，将具有相位差的两个交流信号(超过20kHz)通过功率放大器放大后施加在压电陶瓷上，通过合成弹性金属板上弯曲和纵向两个方向的振动，在振动板的端面产生超声椭圆振动，工件的旋转运动由工件与金属板之间的摩擦力控制，工件圆周速度与金属板端面接触处的椭圆振动的线速度相同。由于本发明利用超声椭圆振动板代替了目前无心磨削装置中导向轮及其相关的附加装置，结构得以简化，对于直径2mm以下的微细工件可以通过本发明进行加工，而且，这种方法能有效避免由导轮造成的圆度误差及导轮主轴造成的旋转误差，提高工件旋转精度，保证了磨削质量。
附图说明：
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图中标号：1-主砂轮、2-托板、3-弹性金属板、4-丝杠套、5-滚珠丝杠、6-步进电机、7-直线导轨、8-压电陶瓷、9-功率放大器、10-信号发生器、11-摩擦片、12-工件、13-导轮。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图2示出了本发明一种所述无心磨削装置，直径在2mm以下的工件的无心磨削，包括主砂轮1和用于支撑工件12的托板2，主砂轮1旁设有超声振动板，托板2置于主砂轮1和超声振动板之间的间隙下方，超声振动板下方连有丝杠套4，丝杠套4内设有滚珠丝杠5，滚珠丝杠5的一端连有步进电机6，丝杠套4置于直线导轨7上，超声振动板由弹性金属板3和压电陶瓷8组成，弹性金属板3上设有偶数块压电陶瓷8，每两个相间隔的压电陶瓷8连接有一功率放大器9，每个第一功率放大器9均与一信号发生器10相连，弹性金属板3的端面为0.5mm的摩擦片11，保证振动板端面和微细零件间保持有足够的摩擦力。
一种无心磨削装置的应用原理，超声振动板由压电陶瓷8粘结在弹性金属板3上构成，由信号发生器10产生相位差为ψ的两个交流信号，并通过两个功率放大器放大后施加在弹性金属板3上，通过合成弹性金属板3上弯曲和纵向两个方向的振动，在弹性金属板3的端面产生超声椭圆振动，在进行无心磨削加工时，由弹性金属板3和托板2支撑工件12，工件12的旋转运动由工件12与弹性金属板3之间的摩擦力控制，工件12圆周速度与弹性金属板3端面接触处的椭圆振动的线速度相同。
由于磨削工件直径比较小，为了有效的进行磨削实验，超声振动板可以在高度上进行粗调和微调，在水平面上围绕旋转轴进行旋转调节，通过调节可以保证超声振动板端面、托板、主砂轮和工件的正确空间几何关系。在磨削加工中，主砂轮首先朝超声振动板方向移动直至和托板发生干涉前停止前进，然后，微进给装置带动超声振动板和工件以0.1mm/min的速度朝主砂轮方向进给，在工件开始磨削持续到所要加工尺寸后微进给装置带动工件沿反方向退回，微进给装置由步进电机、滚珠丝杠、丝杠套组成。
本发明是通过超声振动板取代传统无心磨床中导向轮的作用，超声振动板由压电陶瓷粘结在弹性金属板上构成，将具有相位差的两个交流信号(超过20kHz)通过功率放大器放大后施加在压电陶瓷上，通过合成弹性金属板上弯曲和纵向两个方向的振动，在振动板的端面产生超声椭圆振动，工件的旋转运动由工件与金属板之间的摩擦力控制，工件圆周速度与金属板端面接触处的椭圆振动的线速度相同。由于本发明利用超声椭圆振动板代替了目前无心磨削装置中导向轮及其相关的附加装置，结构得以简化，对于直径2mm以下的微细工件可以通过本发明进行加工，而且，这种方法能有效避免由导轮造成的圆度误差及导轮主轴造成的旋转误差，提高工件旋转精度，保证了磨削质量。

Claims (3)

1.一种无心磨削装置，所述无心磨削装置包括主砂轮（1）和用于支撑工件的托板（2），其特征在于：所述主砂轮（1）旁设有超声振动板，所述托板（2）置于所述主砂轮（1）和所述超声振动板之间的间隙下方，所述超声振动板下方连有丝杠套（4），所述丝杠套（4）内设有滚珠丝杠（5），所述滚珠丝杠（5）的一端连有步进电机（6），所述丝杠套（4）置于直线导轨（7）上，所述超声振动板由弹性金属板（3）和压电陶瓷（8）组成，所述弹性金属板（3）上设有偶数块压电陶瓷（8），每两个相间隔的所述压电陶瓷（8）连接有一功率放大器（9），每个所述第一功率放大器（9）均与一信号发生器（10）相连，所述弹性金属板（3）的端面固结有厚度为0.5mm的摩擦片（11）。
2.根据权利要求1所述一种无心磨削装置，其特征在于：加工的工件的直径在2mm以下。
3.一种无心磨削装置的应用原理，其特征在于：所述超声振动板由所述压电陶瓷（8）粘结在弹性金属板（3）上构成，由所述信号发生器（10）产生相位差为ψ的两个交流信号，并通过两个功率放大器放大后施加在弹性金属板（3）上，通过合成所述弹性金属板（3）上弯曲和纵向两个方向的振动，在所述弹性金属板（3）的端面产生超声椭圆振动，在进行无心磨削加工时，由所述弹性金属板（3）和所述托板（2）支撑工件，工件的旋转运动由工件与所述弹性金属板（3）之间的摩擦力控制，工件圆周速度与所述弹性金属板（3）端面接触处的椭圆振动的线速度相同。
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