CN208214984U - 一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光*** - Google Patents
一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN208214984U CN208214984U CN201820316271.1U CN201820316271U CN208214984U CN 208214984 U CN208214984 U CN 208214984U CN 201820316271 U CN201820316271 U CN 201820316271U CN 208214984 U CN208214984 U CN 208214984U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acoustic lens
- spherical array
- polishing
- ultrasonic
- piezoelectric ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 26
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 claims description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 claims 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***,其包括超声电源、敞口容器、抛光液、球面阵列安装基座、压电陶瓷片和声透镜;本实用新型效果:可利用球面阵列上的多个声透镜来有效提高聚焦区超声强度,同时可通过调整球面阵列半径、声透镜与待加工件的相对位置来控制加工区域和强度;球面阵列可有效降低对超声电源的要求,各超声单元的驱动电压电流相位相同,不需要复杂的移相电路;可将球面阵列上压电陶瓷片产生的超声振动在待加工件表面加工区域聚焦,聚焦的超声波可以快速地对待加工件的待加工局部区域进行抛光去除,且可控制在聚焦加工区域的驻留时间来准确修正加工表面的面形,所以本装置既适用于精确面形修正也适用于普通表面抛光。
Description
技术领域
本实用新型属于精密零件抛光技术领域,特别是涉及一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***。
背景技术
随着现代科技和制造技术的飞速发展,对零件的表面形状精度、表面粗糙度以及亚表面损伤程度的要求越来越高。传统的加工方法在加工过程中无法对加工过程和主要的参数进行精密的控制,以致无法实现确定性的加工,因为其无法实现确定性就不可能很好地对实验的过程进行精确的控制与预测,所以实现确定性对整个加工过程具有至关重要的作用。而抛光作为加工过程的最后一步更需要实现其确定性,只有这样才能更好地提高工件表面的质量。确定性抛光研究的主要内容是采取各种各样的手段来分析诸如抛光速率、倾斜角度、磁场强度等因素对确定性抛光的影响。为了对工件实现确定性抛光,近几年出现了不少的确定性抛光方法,比较典型的有:磁流变抛光、离子束抛光、磁射流抛光、气囊抛光等确定性抛光方法。
目前,基于超声的流体振动抛光的加工原理主要是在抛光槽的顶部或侧面安装多个超声换能器,形成超声换能器阵列,而加工工件则在抛光液中做行星运动以保持一定的均匀性。但是这种超声流体抛光方法的缺点是:加工工件完全浸没在抛光槽中,这样激振的磨料和激射流会对整个工件的各个表面进行材料去除,而且各个部位的去除量都难以控制,所以当前的超声流体振动抛光方法无法对工件表面进行高质量的修正,因而不能实现确定性抛光。
发明内容
为了解决上述问题,本实用新型的目的在于提供一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***。
为了达到上述目的,本实用新型提供的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***包括超声电源、敞口容器、抛光液、球面阵列安装基座、压电陶瓷片和声透镜;其中,敞口容器的内部盛有抛光液,内部底面放置待加工件;球面阵列安装基座呈球冠状,设在敞口容器内位于待加工件正上方的部位且浸于抛光液中;多个压电陶瓷片固定在球面阵列安装基座的底面上,其中一个位于中心部位,其余呈同心圆方式设置多圈;每个压电陶瓷片下端分别安装一个声透镜,并且所有声透镜的焦点会聚于待加工件的加工点上;由所有压电陶瓷片和声透镜构成球面阵列,每个压电陶瓷片和与其相连接的声透镜组成超声单元;超声电源设置在敞口容器上方,用于驱动压电陶瓷片产生超声振动。
所述的声透镜采用平-凹或平-凸声透镜,平-凹声透镜的材料选用有机玻璃、环氧树脂或铝合金,平-凸声透镜的材料选用聚四氟乙烯。
所述的抛光液中的抛光颗粒采用氧化铈、氧化铝、氧化硅或纳米金刚石。
所述的球面阵列安装基座的底部与待加工件之间的距离为10mm至1m。
本实用新型提供的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***具有如下有益效果:
1)可利用球面阵列上的多个声透镜来有效提高聚焦区超声强度,同时可以通过调整球面阵列半径、声透镜与待加工件的相对位置来控制加工区域和强度;2)球面阵列可有效降低对超声电源的要求,各超声单元的驱动电压电流相位相同,不需要复杂的移相电路;3)可以将球面阵列上压电陶瓷片产生的超声振动在待加工件表面加工区域聚焦,聚焦的超声波可以快速地对待加工件的待加工局部区域进行抛光去除,并且可以控制在聚焦加工区域的驻留时间来准确修正加工表面的面形,所以本装置既适用于精确面形修正也适用于普通表面抛光。
附图说明
图1为本实用新型提供的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***结构示意图。
图2为本装置俯视图。
图3为本装置中声透镜的超声波会聚原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例与附图对本实用新型提供的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***进行详细说明。
如图1、图2所示,本实用新型提供的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***包括超声电源1、敞口容器2、抛光液3、球面阵列安装基座4、压电陶瓷片5和声透镜6;其中,敞口容器2的内部盛有抛光液3,内部底面放置待加工件7;球面阵列安装基座4呈球冠状,设在敞口容器2内位于待加工件7正上方的部位且浸于抛光液3中;多个压电陶瓷片5固定在球面阵列安装基座4的底面上,其中一个位于中心部位,其余呈同心圆方式设置多圈;每个压电陶瓷片5下端分别安装一个声透镜6,并且所有声透镜6的焦点会聚于待加工件7的加工点上;由所有压电陶瓷片5和声透镜6构成球面阵列,每个压电陶瓷片5和与其相连接的声透镜6组成超声单元;超声电源1设置在敞口容器2上方,用于驱动压电陶瓷片5产生超声振动。
所述的声透镜6采用平-凹或平-凸声透镜,平-凹声透镜的材料选用有机玻璃、环氧树脂或铝合金,平-凸声透镜的材料选用聚四氟乙烯。
所述的抛光液3中的抛光颗粒采用氧化铈、氧化铝、氧化硅或纳米金刚石。
所述的球面阵列安装基座4的底部与待加工件7之间的距离为10mm至1m。
现将本实用新型提供的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***工作原理阐述如下:
在对待加工件7进行抛光加工之前,需要首先对声透镜6和球面阵列进行精准的定位,才能将整个球面阵列上压电陶瓷片5产生的超声波准确聚焦于同一块加工区域上,所以对于一套确定的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***而言,如图3所示,其上声透镜6的焦距f为:
式中RC—折射表面的曲率半径;γ—RC与声轴之间的夹角。α=n2/(1-n2),其中折射指数n=C1/C2(c1为抛光液中的声速,C2为声透镜中的声速);“+”代表凹折射面,“-”代表凸折射表面。而对于接***行于声轴的声束,γ=0,其焦距为:
据此计算出声透镜6在抛光液3中的焦距。
然后将敞口容器2固定于数控机床上,将待加工件7固定在敞口容器2的内部底面上,再将抛光液3倒入敞口容器2中。之后将装有声透镜5和压电陶瓷片6的球面阵列安装基座4置于敞口容器2内待加工件7的正上方,并使抛光液3的液面需略高于球面阵列安装基座4的顶面,而且声透镜6的焦点应在按照上述计算结果确定的待加工件7的加工点上。再根据待加工件7表面的面形误差计算出在各加工点超声聚焦驻留时间和规划出最优加工路径,形成加工方案,最后将加工方案导入数控机床;然后在数控机床的控制下启动超声电源1,利用超声电源1产生的高频电激励所有球面阵列中压电陶瓷片5产生超声振动,压电陶瓷片5产生的超声振动的频率范围为100kHz到20MHz之间,当频率在100kHz到850kHz范围内时,主要是利用空化作用和超声振动驱动抛光液3中抛光颗粒对待加工件7表面进行抛光加工;当频率在850kHz到20MHz范围内时,主要是利用超声振动驱动抛光液3中抛光颗粒对待加工件7表面进行抛光加工。可通过控制声透镜6与待加工件7的相对位置来调整待加工件7的加工区域大小和加工强度。
另外,可将装有声透镜5和压电陶瓷片6的球面阵列安装基座4固定于可灵活调整移动的工业机器人机械臂上,通过调整机械臂来控制超声波会聚的焦点位置,这样能够灵活控制待加工件7的加工区域大小和加工强度。
尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅是示意性的,而不是限制性的,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰均属本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***,其特征在于:所述的***包括超声电源(1)、敞口容器(2)、抛光液(3)、球面阵列安装基座(4)、压电陶瓷片(5)和声透镜(6);其中,敞口容器(2)的内部盛有抛光液(3),内部底面放置待加工件(7);球面阵列安装基座(4)呈球冠状,设在敞口容器(2)内位于待加工件(7)正上方的部位且浸于抛光液(3)中;多个压电陶瓷片(5)固定在球面阵列安装基座(4)的底面上,其中一个位于中心部位,其余呈同心圆方式设置多圈;每个压电陶瓷片(5)下端分别安装一个声透镜(6),并且所有声透镜(6)的焦点会聚于待加工件(7)的加工点上;由所有压电陶瓷片(5)和声透镜(6)构成球面阵列,每个压电陶瓷片(5)和与其相连接的声透镜(6)组成超声单元;超声电源(1)设置在敞口容器(2)上方,用于驱动压电陶瓷片(5)产生超声振动。
2.根据权利要求1所述的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***,其特征在于:所述的声透镜(6)采用平-凹或平-凸声透镜,平-凹声透镜的材料选用有机玻璃、环氧树脂或铝合金,平-凸声透镜的材料选用聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***,其特征在于:所述的抛光液(3)中的抛光颗粒采用氧化铈、氧化铝、氧化硅或纳米金刚石。
4.根据权利要求1所述的基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光***,其特征在于:所述的球面阵列安装基座(4)的底部与待加工件(7)之间的距离为10mm至1m。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201820316271.1U CN208214984U (zh) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201820316271.1U CN208214984U (zh) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光*** |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN208214984U true CN208214984U (zh) | 2018-12-11 |
Family
ID=64530942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201820316271.1U Expired - Fee Related CN208214984U (zh) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN208214984U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112157596A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-01-01 | 太原理工大学 | 声磁耦合空化辅助液体喷射抛光装置及使用方法 |
-
2018
- 2018-03-08 CN CN201820316271.1U patent/CN208214984U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112157596A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-01-01 | 太原理工大学 | 声磁耦合空化辅助液体喷射抛光装置及使用方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108381305A (zh) | 一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光*** | |
CN110026908B (zh) | 一种超声空化辅助射流抛光***及抛光方法 | |
US5449313A (en) | Magnetorheological polishing devices and methods | |
CN111070433B (zh) | 一种多场辅助的金刚石切削设备 | |
CN102441820B (zh) | 一种非接触式超声波面形修抛方法及装置 | |
Walker et al. | Novel CNC polishing process for control of form and texture on aspheric surfaces | |
CN108838747A (zh) | 一种基于声透镜的超声聚焦流体振动抛光*** | |
CN109648215A (zh) | 一种基于旋转电磁场和水基超声振动的激光冲击打孔装置 | |
CN108381304A (zh) | 一种基于球壳压电换能器的超声聚焦流体振动抛光方法 | |
CN113523968A (zh) | 石英半球谐振子激光和超声辅助磨削制造装备及其方法 | |
CN111215970B (zh) | 一种微结构模具超声空化辅助超声磁力抛光方法 | |
CN110370099B (zh) | 旋转超声加工结合磁力研磨加工微半球凹模阵列的方法 | |
CN112008614A (zh) | 一种超声空化辅助多喷嘴射流抛光装置及抛光方法 | |
CN208214984U (zh) | 一种基于声透镜的球面阵列超声聚焦流体振动抛光*** | |
CN115302375B (zh) | 一种金刚石晶圆片的高效高精复合加工装备及方法 | |
CN104551527A (zh) | 一种微观表面织构的制造设备及制造方法 | |
CN113957236A (zh) | 一种基于聚焦超声的表面强化方法 | |
CN209078390U (zh) | 一种基于声透镜的超声聚焦流体振动抛光*** | |
CN105058254A (zh) | 一种大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘 | |
CN112621551B (zh) | 一种可快速定位的超精密晶圆磨削设备 | |
CN209936704U (zh) | 一种超声空化辅助射流抛光*** | |
CN112571282A (zh) | 一种超硬磨料成形砂轮激光修整装置及方法 | |
CN210678348U (zh) | 一种聚焦超声磨料射流复合抛光装置 | |
CN208083982U (zh) | 一种基于球壳压电换能器的超声聚焦流体振动抛光装置 | |
Fess et al. | Developments in precision optical grinding technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181211 |