CN107457620A - 一种旋转超声换能器分体式双法兰支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转超声主轴超声换能器分体式双法兰支撑装置，主轴为了支撑双法兰超声换能器，需要加工两个锥面。而主轴的里锥面因为较深而难以加工。本发明将主轴一分为二，解决主轴内部锥面难加工问题。通过磨配两段主轴的长度，使两组锥面同时紧密配合。

Description

一种旋转超声换能器分体式双法兰支撑装置
技术领域
本发明涉及一种旋转超声主轴超声换能器分体式双法兰支撑装置，属于机械制造领域。
背景技术
近年来，随着对超声加工研究的深入，其加工优势也逐步体现出来。旋转超声磨削是将传统研磨和超声加工结合起来的复合加工技术。如图1所示，在工具以一定的振幅做轴向超声振动外，同时还相对于工件做高速的旋转运动。使用旋转超声磨削技术可以提高硬脆材料的加工质量和加工效率。经过大量的研究表明，旋转超声磨削相比传统研磨能大大的降低磨削力，减少热量产生，降低能耗，提高砂轮寿命，提高工件表面加工质量，提高加工效率。
超声换能器是超声加工的核心部件，它提供高频轴向振动；主轴提供高速旋转运动。根据超声传播理论，可得超声换能器各质点纵振示意图。如图2所示，超声换能器上各横截面上所有质点都做纵向振动，其振幅大小为振幅曲线上的值。由图可知，在超声换能器节面上的振幅为零，即节面上不震动。根据此特性，可在超声换能器节面上设计法兰，用以固定在主轴上。根据需要可以在超声换能器上设计多个节面，因此也可以在各个节面上设计多个法兰。目前采用的安装方式有单法兰和双法兰。
如图3所示，超声换能器4通过一个法兰(401)安装在主轴上，尾部悬空。
如图4所示，超声换能器通过两个法兰安装在主轴上。其特征在于，在主轴的空腔内壁上，做成一里一外两个锥面，两个锥面的锥度相同且同轴。由于里锥面处于主轴较深的内部，并且要求精度很高，因此加工困难。超声换能器上两个锥面同时压紧于主轴上两个锥面，是过定位，装配起来较为困难。主轴上(超声换能器上也是如此)的两个锥面之间的距离不可调节，不利于控制两组锥面配合紧密程度，即难以使两组锥面同时紧密配合。
现有技术中存在如下缺点：
1、里锥面处于主轴较深的内部，并且要求精度很高，当磨削时，磨棒较长，导致磨棒刚性很差，加工精度低，在主轴的空腔内壁上，做成一里一外两个锥面，里锥面加工困难；
2、在主轴的空腔内壁上，做成一里一外两个锥面，主轴上的两个锥面之间的距离不可调节，不利于控制两组锥面配合紧密程度，即难以使两组锥面同时紧密配合，超声换能器上两个锥面同时压紧于主轴上两个锥面，是过定位，装配起来较为困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种旋转超声主轴超声换能器分体式双法兰支撑装置。主轴为了支撑双法兰超声换能器，需要加工两个锥面。而主轴的里锥面因为较深而难以加工。本发明将主轴一分为二，解决主轴内部锥面难加工问题。通过磨配两段主轴的长度，使两组锥面同时紧密配合。
本发明的一个方面，提供一种旋转超声主轴超声换能器分体式双法兰支撑装置，包括主轴(5)、超声换能器(4)，主轴(5)由左主轴(501)、右主轴(502)组成，主轴进行粗加工后，用线切割将主轴一分为二；分别在两段主轴上加工锥面、连接处加工螺纹；将两段主轴拧紧，再在主轴内外表面进行精加工；超声换能器(4)由前盖板变幅杆(401)、压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)、后盖板(406)组成，压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)位于前盖板变幅杆(401)与后盖板(406)之间，其二者通过螺纹连接，前盖板变幅杆(401)中的法兰(402)外圆柱面做成锥面，该锥面与左主轴(501)上对应的锥面配合，并用螺纹端盖(3)压紧于左主轴(501)上，法兰2(404)外圆柱面做成锥面，该锥面与右主轴(502)上对应的锥面配合，其特征在于，将主轴一分为二，在左主轴(501)内表面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(402)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合，在右主轴(502)内表面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(404)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合，在两段主轴连接处分别加工出螺纹，两段主轴采用螺纹连接，在装配时磨配两段主轴连接处螺纹段的长度，使得两组配合的锥面同时压紧。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、将主轴一分为二，分别在两段主轴上加工锥面，可以解决主轴的里锥面因为较深而难以加工的问题。
2、装配时，便于两组锥面同时紧密配合。
附图说明
图1是旋转超声加工原理；
图2是超声换能器纵振示意图；
图3是超声换能器单法兰安装方式图；
图4是旋转超声换能器一体式双法兰支撑装置图；
图5是旋转超声换能器分体式双法兰支撑装置图。
图中： 1.工具头 2.ER螺母 3.螺纹端盖 4.超声换能器
5.主轴 401.前盖板变幅杆 402.法兰1 403.压电陶瓷片 404.法兰2
405.电极片 406.后盖板 501.左主轴 502.右主轴
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明为一种旋转超声换能器分体式双法兰支撑装置。属于高速旋转超声磨削主轴的一部分。在两个法兰的支撑下，超声换能器随主轴稳定高速旋转(10000rpm)。
图5中所示的主轴(5)由左主轴(501)、右主轴(502)组成。主轴进行粗加工后，用线切割将主轴一分为二；分别在两段主轴上加工锥面、连接处加工螺纹；将两段主轴拧紧，再在主轴内外表面进行精加工。超声换能器(4)由前盖板变幅杆(401)、压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)、后盖板(406)组成。压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)位于前盖板变幅杆(401)与后盖板(406)之间。其二者通过螺纹连接。前盖板变幅杆(401)中的法兰(402)外圆柱面做成锥面。该锥面与左主轴(501)上对应的锥面配合。并用螺纹端盖(3)压紧于左主轴(501)上。法兰2(404)外圆柱面做成锥面。该锥面与右主轴(502)上对应的锥面配合。所述旋转超声换能器分体式双法兰支撑装置，其特征在于，将主轴一分为二，在左主轴(501)内表面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(402)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合。在右主轴(502)内表面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(404)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合。在两段主轴连接处分别加工出螺纹。两段主轴采用螺纹连接。在装配时磨配两段主轴连接处螺纹段的长度，使得两组配合的锥面同时压紧。
本发明两段主轴的锥面加工方便，可以加工出要求的锥面，将主轴一分为二，分别在两段主轴上加工锥面，可以解决主轴的里锥面因为较深而难以加工的问题，在装配时磨配两段主轴连接处螺纹段的长度，使得两组配合的锥面同时压紧，装配时，便于两组锥面同时紧密配合。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种旋转超声主轴超声换能器分体式双法兰支撑装置，包括主轴(5)、超声换能器(4)，主轴(5)由左主轴(501)、右主轴(502)组成，主轴进行粗加工后，用线切割将主轴一分为二；分别在两段主轴上加工锥面、连接处加工螺纹；将两段主轴拧紧，再在主轴内外表面进行精加工；超声换能器(4)由前盖板变幅杆(401)、压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)、后盖板(406)组成，压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)位于前盖板变幅杆(401)与后盖板(406)之间，其二者通过螺纹连接，前盖板变幅杆(401)中的法兰(402)外圆柱面做成锥面，该锥面与左主轴(501)上对应的锥面配合，并用螺纹端盖(3)压紧于左主轴(501)上，法兰2(404)外圆柱面做成锥面，该锥面与右主轴(502)上对应的锥面配合，其特征在于，将主轴一分为二，在左主轴(501)内表面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(402)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合，在右主轴(502)内表面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(404)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合，在两段主轴连接处分别加工出螺纹，两段主轴采用螺纹连接，在装配时磨配两段主轴连接处螺纹段的长度，使得两组配合的锥面同时压紧。
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