专利名称：一种单激励椭圆超声振动修整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单激励椭圆超声振动修整装置，适用于密实型超硬砂轮的精密高 效修整，尤其是金刚石砂轮和CBN砂轮的精密高效修整。
背景技术：
高强度、高硬度密实型砂轮采用传统的修整方法很难达到理想的砂轮表面质量和 修整效率。采用普通修整方法，修整刀具和砂轮磨损快，修整效率低，砂轮表面质量无法保 证，修整成本高。针对各种硬脆材料加工对象开发的密实型金刚石砂轮修整技术，虽然在一 定程度上解决了砂轮的修整问题，但仍存在着修整精度和修整效率低或修整设备昂贵、使 用维护不便等局限性。超声加工是通过特定声学系统将电信号转化为机械振动，使刀具(或工件)产生有 规律的可控振动下的一种材料去除加工方法、平均切削力小，切削温度低，表面损伤和残余 应力都较小。传统椭圆振动由两个超声波激励振动源驱动，电路复杂、振动系统结构复杂、 体积大、调整困难和不利于生产应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种简单可靠的单激励椭圆超声振动修整装置，用于实现密 实型超硬砂轮的椭圆超声振动修整。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种单激励椭圆超声振动修整装 置，包括基座，基座上端横向设有复合型椭圆振动变幅杆，基座和复合型椭圆振动变幅杆之 间设有夹紧机构和中心高度调整机构，复合型椭圆振动变幅杆的前端一侧设有金刚石笔， 复合型椭圆振动变幅杆的后端设有换能器，换能器通过电缆与超声波发生器连接。所述的夹紧机构和中心高度调整机构包括设置在基座上部的竖向长通孔和穿过 长通孔并与复合型椭圆振动变幅杆固定的螺栓。所述的复合型椭圆振动变幅杆由圆柱端、矩形连接部分、振动变换端三段构成。所述的基座上设有用于与磨床导轨固定的固定螺柱孔。所述的金刚石笔通过焊接或螺纹压紧在复合型椭圆振动变幅杆的末端，复合型椭 圆振动变幅杆与和换能器通过双头螺柱连接。在靠近矩形连接部分的振动变换端的端部上侧设有与竖直方向夹角为α的斜 坡，其中 0° <α <90°。本发明突破了传统的椭圆超声振动修整方法，在不使用两个激励超声波电源情况 下，实现砂轮的椭圆超声振动修整。使用单电源激励进行椭圆超声修整加工，一方面声学 系统的结构简单，投入成本较低；另一方面，加工过程中金刚石笔的轨迹控制简单，易于提 高加工效率，改善砂轮表面质量。该装置使用的复合型椭圆振动变幅杆可以将换能器的单 一方向的纵向超声振动转换为纵向振动和横向振动，在复合型椭圆振动变幅杆末端合成为 椭圆振动，带动金刚石笔进行椭圆修整。通过控制复合型椭圆振动变幅杆的一个结构参数α，控制横向超声振动的参数，从而控制末端合成的椭圆轨迹形状，达到控制金刚石笔运动 轨迹的目的。该装置提出了单一振动源驱动椭圆超声振动的复合修整结构，实现了金刚石 笔椭圆轨迹的简单控制，可用于高强度、高硬度密实型超硬砂轮的精密高效修整。
图1为本发明的结构示意图2为椭圆超声振动变幅杆的主视图； 图3为椭圆超声振动变幅杆的左视图。
具体实施例方式实施例如图1-3所示，一种单激励椭圆超声振动修整装置，包括基座1，基座1上 设有用于通过固定螺柱2与磨床导轨3固定的固定螺柱孔。基座1上端横向设有复合型椭 圆振动变幅杆5，基座1和复合型椭圆振动变幅杆5之间设有夹紧机构7和中心高度调整 机构6，复合型椭圆振动变幅杆5的前端一侧设有金刚石笔4，复合型椭圆振动变幅杆5的 后端设有换能器8，换能器8通过电缆9与超声波发生器10连接。夹紧机构7和中心高度 调整机构6包括设置在基座上部的竖向长通孔和穿过长通孔并与复合型椭圆振动变幅杆5 固定的螺栓。复合型椭圆振动变幅杆5由圆柱端11、矩形连接部分12、振动变换端13三段 构成。整个修整装置安装在磨床导轨3上，通过螺柱2将基座固定在导轨3上。金刚石笔4 通过焊接或螺纹压紧在复合型椭圆振动变幅杆5的末端，复合型椭圆振动变幅杆5与和换 能器8通过双头螺柱连接。在靠近矩形连接部分的振动变换端的端部上侧设有与竖直方向 夹角为α的斜坡，其中0° <α<90°。具体实施时，复合型椭圆振动变幅杆5的圆柱端通过螺柱与换能器8连接，在节点 处由夹紧机构7夹持在基座1上，并通过中心高调整机构6调整金刚石笔4的高度。超声 波发生器10通过电缆9将高频电振荡信号传输给换能器8，换能器8将超声波发生器10输 出的高频电振荡转换为单一的纵向高频机械振荡，传输给复合型椭圆振动变幅杆5的圆柱 端，经复合型椭圆振动变幅杆5矩形连接部分将纵向振动传递至复合型椭圆振动变幅杆5 的振动变换端，由于振动变换端结构的不对称，纵向振动将激发出横向的弯曲振动，在振动 变换端末端形成纵向振动与弯曲振动的复合振动，通过控制复合型椭圆振动变幅杆5的几 何结构参数与超声波发生器10的声学参数，可使此复合振动的轨迹为椭圆，即形成椭圆振 动，从而驱动与复合型椭圆振动变幅杆5振动变换端末端连接的金刚石笔4做椭圆振动。
权利要求
1.一种单激励椭圆超声振动修整装置，其特征在于包括基座，基座上端横向设有复 合型椭圆振动变幅杆，基座和复合型椭圆振动变幅杆之间设有夹紧机构和中心高度调整机 构，复合型椭圆振动变幅杆的前端一侧设有金刚石笔，复合型椭圆振动变幅杆的后端设有 换能器，换能器通过电缆与超声波发生器连接。
2.根据权利要求1所述的单激励椭圆超声振动修整装置，其特征在于所述的夹紧机 构和中心高度调整机构包括设置在基座上部的竖向长通孔和穿过长通孔并与复合型椭圆 振动变幅杆固定的螺栓。
3.根据权利要求1或2任一条所述的单激励椭圆超声振动修整装置，其特征在于所 述的复合型椭圆振动变幅杆由圆柱端、矩形连接部分、振动变换端三段构成。
4.根据权利要求3所述的单激励椭圆超声振动修整装置，其特征在于所述的基座上 设有用于与磨床导轨固定的固定螺柱孔。
5.根据权利要求4所述的单激励椭圆超声振动修整装置，其特征在于所述的金刚石 笔通过焊接或螺纹压紧在复合型椭圆振动变幅杆的末端，复合型椭圆振动变幅杆与和换能 器通过双头螺柱连接。
6.根据权利要求5所述的单激励椭圆超声振动修整装置，其特征在于在靠近矩形连 接部分的振动变换端的端部上侧设有与竖直方向夹角为α的斜坡，其中0° <α<90°。
全文摘要
一种单激励椭圆超声振动修整装置，包括基座，基座上端横向设有复合型椭圆振动变幅杆，基座和复合型椭圆振动变幅杆之间设有夹紧机构和中心高度调整机构，复合型椭圆振动变幅杆的前端一侧设有金刚石笔，复合型椭圆振动变幅杆的后端设有换能器，换能器通过电缆与超声波发生器连接；夹紧机构和中心高度调整机构包括设置在基座上部的竖向长通孔和穿过长通孔并与复合型椭圆振动变幅杆固定的螺栓；复合型椭圆振动变幅杆由圆柱端、矩形连接部分、振动变换端三段依次连接而成。本发明声学系统的结构简单，投入成本较低；加工过程中金刚石笔的轨迹控制简单，易于提高修整效率，改善砂轮表面质量。
文档编号B24B1/04GK102120302SQ20101061217
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者赵波, 高国富 申请人:河南理工大学