CN104741981A - 用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，包括置于测力仪上面的圆盘形旋转台下底座和圆盘形旋转台上底座、变幅杆夹紧装置下底座和变幅杆夹紧装置上底座、连接变幅杆的超声波发生器以及工件托台，所述圆盘形旋转台下底座与圆盘形旋转台上底座之间同心定位可转动连接，所述变幅杆夹紧装置下底座和变幅杆夹紧装置上底座中间对合夹紧固定变幅杆。本发明通过旋转台上下底座的精确旋转实现了任意方向的超声振动；同时由于采用了对合的夹紧方式方便工件托台平面调整水平；测力仪只与旋转台下底座连接，可以保证变幅杆任意角度旋转时仍能够测量砂轮三个方向的力；本发明适用于硬脆性材料以及部分合金材料的精密超精密加工。

Description

用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置
技术领域
本发明涉及一种可变角度超声振动辅助磨削装置，具体涉及一种用于光学玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性材料及淬火钢、硬质合金等硬质或耐热导电的金属材料表面的精密超精密磨削的超声振动辅助磨削装置。
背景技术
光学玻璃以其具有耐高温、膨胀系数低、机械强度高、化学性能好等特点，被广泛应用于航空航天、信息、微电子及测绘等诸多现代高新技术行业。但由于光学玻璃的硬度高、强度大、质地脆，使得传统的切削加工方法难以胜任加工任务，所以对这些材料的精密和超精密加工已成为先进制造技术领域的一个重要研究方向。目前研究出现的高性能结构陶瓷材料具有高强、高韧、低密度、高硬和耐高温、抗蠕变、耐磨损、耐腐蚀和化学稳定性好等优异的性能，已逐步成为尖端技术不可缺少的关键材料。
由于光学玻璃的加工性差，生产上一直沿用磨削、研磨及抛光等方式进行加工。但这种生产方式加工效率低，加工精度差，很难满足现代高科技发展和高效率的要求。对于陶瓷材料，由于其特殊的物理机械性能，一般采用研磨、磨削等方法进行加工，很难加工出理想的形状，达不到精度要求，同时加工成本高，效率低。陶瓷材料作为工程材料大规模推广应用，在很大程度上取决于陶瓷零件加工技术的发展。
超声振动辅助磨削加工具有分离、冲击和往复熨压的特性及超声润滑效应，因而可以降低磨削力、减少磨削热的产生，并且为工件施加超声振动可以在一定程度上改变工件的可加工性，从而有效地避免传统磨削过程中出现的砂轮堵塞和加工表面烧伤问题，减少加工表面崩边现象及裂纹的产生，有利于获得良好的加工表面质量。对光学玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性材料以及淬火钢、硬质合金等硬质或耐热导电的金属材料磨削时表面精度的提高，起到了很好的效果。
现阶段，一般采用的超声振动装置都是在砂轮轴向或砂轮切向施加超声振动，不能调整超声振动方向与砂轮之间的角度。而当超声振动方向与砂轮角度变化时，能改变砂轮磨粒与工件之间的相对运动轨迹，对工件表面质量的变化及加工效率产生很大影响，本装置正是基于这一考虑设计出来的。
发明内容
本发明是要提供一种用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，用于实现超声振动方向与砂轮方向角度的精确调整变化，达到了两个方向的超声振动合成的效果。
本发明为解决上述技术问题提出了如下的技术方案：
一种用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，包括置于测力仪上面的圆盘形旋转台下底座和圆盘形旋转台上底座、固定在圆盘形旋转台上底座上的变幅杆夹紧装置下底座和变幅杆夹紧装置上底座、连接变幅杆的超声波发生器以及工件托台，所述圆盘形旋转台下底座与圆盘形旋转台上底座之间同心定位可转动连接，所述变幅杆夹紧装置下底座和变幅杆夹紧装置上底座中间对合夹紧固定变幅杆。
所述圆盘形旋转台下底座的外圆弧面标有刻度，所述圆盘形旋转台上底座圆弧面设有一个起点标志，用于旋转过程中实现角度的精确定位。
所述圆盘形旋转台底座上面设有四个与旋转台下底座的四个螺纹孔对应的弧形槽，用于圆盘形旋转台上、下底座在旋转过程中通过螺钉将圆盘形旋转台上、下底座夹紧。
所述变幅杆夹紧装置下底座和变幅杆夹紧装置上底座对合夹紧固变幅杆的零位移点处。
所述圆盘形旋转台下底座通过四个螺钉将旋转台下底座定在测力仪上。
本发明的有益效果如下：
本发明中的超声振动辅助磨削装置可直接安装在普通磨床上，无需对磨床进行改造，操作简单且成本较低。本发明通过旋转台上下底座的精确旋转实现了任意方向的超声振动；同时由于采用了对合的夹紧方式方便工件托台平面调整水平；测力仪只与旋转台下底座连接，可以保证变幅杆任意角度旋转时仍能够测量砂轮三个方向的力。
如果用在试验中测量磨削力，本发明中旋转台的下底座可直接安装在测力仪上，在转动旋转台上底座改变超声振动角度时，旋转台下底座与测力仪不会发生转动，这样仍能方便测出超声振动角度改变时，沿砂轮的轴向磨削力、切向磨削力、法向磨削力。
本发明的可变角度超声振动辅助磨削装置，通过圆盘形旋转台实现了超声振动方向的任意改变。通过试验发现，在改变超声振动角度时，由于砂轮磨粒相对工件的运动轨迹发生了变化，磨削力、磨削温度及工件的表面质量也会发生变化，通过不同材料的试验，可以找出磨削某种工件时，磨削力、磨削温度及工件表面质量最佳组合时的最佳超声振动角度。
附图说明
图1是本发明的用于超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置的主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的左视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，一种用于超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，包括Kistler测力仪1、圆盘形旋转台的下底座2、圆盘形旋转台的上底座3、变幅杆夹紧装置下底座4、变幅杆夹紧装置上底座9、变幅杆8、工件托台5、超声波发生器10和用于连接用的螺钉2-1、3-1、4-1、9-1及双头螺柱7。
圆盘形旋转台下底座2和圆盘形旋转台上底座3置于测力仪1上面的、变幅杆夹紧装置下底座4和变幅杆夹紧装置上底座9固定在圆盘形旋转台上底座3上、圆盘形旋转台下底座2与圆盘形旋转台上底座3之间同心定位可转动连接，变幅杆夹紧装置下底座4和变幅杆夹紧装置上底座9中间对合夹紧固定变幅杆8。变幅杆夹紧装置下底座4和变幅杆夹紧装置上底座9对合夹紧固定变幅杆8的零位移点处，不影响变幅杆的轴向振动。同时该夹紧结构便于变幅杆绕轴线旋转调节，使工件托台平面处于水平面内。
如图3所示，圆盘形旋转台下底座3的外圆弧面标有刻度，圆盘形旋转台上底座2圆弧面设有一个起点标志，用于旋转过程中实现角度的精确定位。
如图2所示，圆盘形旋转台底座3上面设有四个与旋转台下底座的四个螺纹孔对应的弧形槽，用于圆盘形旋转台上、下底座在旋转过程中通过螺钉将圆盘形旋转台上、下底座夹紧。可以保证旋转台的上下底座在旋转过程中有足够的螺钉将旋转台的上下底座夹紧。圆盘形旋转台下底座2通过四个螺钉将旋转台下底座固定在测力仪1上。
工件6可用石蜡粘于工件托台上，工件托台5的尺寸设计根据变幅杆的振动频率，模态分析达到要求的振型时确定的。由于旋转台的存在，改变振动角度时，旋转台下底座及测力仪不动，因此能够准确测出各个角度磨削加工时砂轮的法向力、切向力及轴向力。
使用时，将工件托台5与变幅杆8用双头螺柱7连接拧紧，在两者结合端面处涂抹少许润滑油，使两者贴合紧密。调整工件托台平面5的水平，然后拧紧对合夹紧装置上的两个螺钉9-1。用石蜡等粘合剂将小型工件6粘贴在工件托台平面5的正中部，方向调整好。
将整个磨削装置放置于磨床工作台上，圆盘形旋转台的下底座2与测力仪1要放正。将磨床工作台上磁，使整个装置夹紧于磨床工作台上。
打开超声波发生器10的电源，自动搜索共振频率，变幅杆8与工件托台5达到谐振状态，工件6所在位置为工件托台5振幅最大处，启动磨床对工件进行磨削加工。
当要调整超声振动角度时，只需停止机床运转，松开连接圆盘形旋转台上下底座2、3之间的螺钉2-1，将圆盘形旋转台的上底座3旋转一定角度，从圆盘形旋转台的下底座2的侧面可直接读取度数，重新拧紧螺钉2-1即可。
工件6加工完成后，将工件托台5从底部加热至100~150℃，待石蜡融化后，取下工件6进行超声清洗，完成工件6的加工。
在本实施方式中，圆盘形旋转台下底座外圆周标有360°刻度，圆盘形旋转台的上底座有起点的标志，这样就能实现360°精确旋转定位。
在本实施方式中，圆盘形旋转台上下底座采用凹凸套合的定位方式如图1，这样能够使装置精简，提高加工效率，提高装配精度，降低生成成本。
在本实施方式中，圆盘形旋转台的上下底座没有全部接触，而是下底座靠近外圆周的部分加工出一圆环形凸台，上底座靠近外圆周的部分加工出一圆环形凹台，凹凸台平面接触，以此减少精加工面积，便于保证凹凸台接触面的平面度，提高装配精度，降低加工成本。

Claims (5)

1.一种用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，包括置于测力仪（1）上面的圆盘形旋转台下底座（2）和圆盘形旋转台上底座（3）、固定在圆盘形旋转台上底座（3）上的变幅杆夹紧装置下底座（4）和变幅杆夹紧装置上底座（9）、连接变幅杆（8）的超声波发生器（10）以及工件托台（5），其特征在于：所述圆盘形旋转台下底座（2）与圆盘形旋转台上底座（3）之间同心定位可转动连接，所述变幅杆夹紧装置下底座（4）和变幅杆夹紧装置上底座（9）中间对合夹紧固定变幅杆（8）。
2.根据权利要求1所述的用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，其特征在于：所述圆盘形旋转台下底座（3）的外圆弧面标有刻度，所述圆盘形旋转台上底座（2）圆弧面设有一个起点标志，用于旋转过程中实现角度的精确定位。
3.根据权利要求1所述的用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，其特征在于：所述圆盘形旋转台底座（3）上面设有四个与旋转台下底座的四个螺纹孔对应的弧形槽，用于圆盘形旋转台上、下底座在旋转过程中通过螺钉将圆盘形旋转台上、下底座夹紧。
4. 根据权利要求1所述的用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，其特征在于：所述变幅杆夹紧装置下底座（4）和变幅杆夹紧装置上底座（9）对合夹紧固定变幅杆（8）的零位移点处。
5. 根据权利要求1所述的用于精密超精密加工的可变角度超声振动辅助磨削装置，其特征在于：所述圆盘形旋转台下底座（2）通过四个螺钉将旋转台下底座定在测力仪（1）上。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105058254A (zh) * 2015-08-12 2015-11-18 华侨大学 一种大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘
CN106181595A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 南京航空航天大学 一种固结磨料超声加工装置及方法
CN108387474A (zh) * 2018-02-06 2018-08-10 华侨大学 超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备
CN113500518A (zh) * 2021-06-15 2021-10-15 广州大学 一种自适应的磨削加工平台及磨削加工设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008054309A1 (de) * 2008-11-03 2010-05-06 Mtu Aero Engines Gmbh Schleifverfahren und Schleifvorrichtung
CN102152175A (zh) * 2011-01-18 2011-08-17 哈尔滨工业大学 用于微结构表面精密加工的超声振动辅助磨削装置
CN203509786U (zh) * 2013-10-25 2014-04-02 河南四方达超硬材料股份有限公司 超声波研磨机变幅杆角度磨针机
CN103769958A (zh) * 2014-01-27 2014-05-07 河北工业大学 一种超声振动平台
CN103817563A (zh) * 2014-03-18 2014-05-28 哈尔滨工业大学 超硬材料微结构表面的超声振动辅助抛光装置及其使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008054309A1 (de) * 2008-11-03 2010-05-06 Mtu Aero Engines Gmbh Schleifverfahren und Schleifvorrichtung
CN102152175A (zh) * 2011-01-18 2011-08-17 哈尔滨工业大学 用于微结构表面精密加工的超声振动辅助磨削装置
CN203509786U (zh) * 2013-10-25 2014-04-02 河南四方达超硬材料股份有限公司 超声波研磨机变幅杆角度磨针机
CN103769958A (zh) * 2014-01-27 2014-05-07 河北工业大学 一种超声振动平台
CN103817563A (zh) * 2014-03-18 2014-05-28 哈尔滨工业大学 超硬材料微结构表面的超声振动辅助抛光装置及其使用方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105058254A (zh) * 2015-08-12 2015-11-18 华侨大学 一种大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘
CN105058254B (zh) * 2015-08-12 2017-05-24 华侨大学 一种大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘
CN106181595A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 南京航空航天大学 一种固结磨料超声加工装置及方法
CN108387474A (zh) * 2018-02-06 2018-08-10 华侨大学 超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备
CN108387474B (zh) * 2018-02-06 2023-12-29 华侨大学 超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备
CN113500518A (zh) * 2021-06-15 2021-10-15 广州大学 一种自适应的磨削加工平台及磨削加工设备

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