专利名称：一种恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于附加在普通车床上的的恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，可以实现陶瓷类硬脆材料外圆面的高速高效精整加工。
背景技术：
超精密研磨技术作为超精密加工中的一种非常重要的加工手段，在工程陶瓷等硬脆材料的精密加工中仍然起着不可替代的作用。目前国内外研磨加工主要还是采用散粒磨料在慢速研磨机上研磨加工，存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工质量不稳定等缺点，使得传统研磨应用受到一定的限制。因此迫切需要一种既能保证研磨加工精度和加工质量，又能显著提高研磨加工效率、降低加工成本的新型研磨技术。国内外很多学者对工程陶瓷的研磨技术进行研究，提出一些新的研磨加工技术，如磁力研磨、弹性发射加工研磨、机械化学研磨、电解研磨等，但是这些研磨方法主要还是为了提高研磨加工质量和加工精度，绝大部分没能有效提高加工效率，特别是在降低加工成本方面没有明显效果，仍然不能改变传统研磨在人们心中的精度高、效率低、成本高的印象。
发明内容
本发明的目的是提供一种加工精度高、效率高的恒压力超声辅助固着磨料外圆研
磨装置。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
一种恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，包括机架、超声振动声学系统和研磨压力微调机构，机架包括底板，底板上设有立板，立板中部开有方槽；超声振动声学系统包括锥形变幅杆，变幅杆顶部与换能器连接，换能器与超声波发生器连接，变幅杆底部安装有弯曲振动杆，弯曲振动杆下部与研具连接；研磨压力微调机构包括安装于立板上部的丝杠，丝杠上设有方形螺母，方形螺母与立板中部的方槽配合进行导向，方形螺母下部的丝杠上设有滑块，滑块上下的丝杠上套上有上、下弹簧，滑块与滑板固连，滑板与所述立板滑动连接， 滑板上固定连接有支撑法兰，所述变幅杆穿过支撑法兰且与支撑法兰固连。所述丝杠通过锁紧螺母和连接套安装于立板上部，锁紧螺母和连接套之间设有刻度盘。所述丝杠顶部设有旋转手柄。所述立板和底板之间设有筋板。所述立板两侧设有燕尾导轨，滑板通过其上设置的燕尾与燕尾导轨配合。所述底板下部设有凸台。本发明由机架、超声振动声学系统和研磨压力微调机构组成，独立成系统，可取代传统刀架安装在普通车床上对工程陶瓷等硬脆材料零件的外圆表面进行高速研磨加工，高效获得工件超精密表面；该装置通过研磨压力微调机构很方便实现研磨过程中研磨压力的微量调整目的，其压力调整分辨率可达到0. 5N，完全可以实现精密研磨的压力调整，加工精度高，效率高。
图1是本发明结构示意图； 图2是图1左视图3是本发明中研磨压力微调机构示意图。
具体实施例方式如图1、图2、图3所示，一种恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，包括机架、超声振动声学系统和研磨压力微调机构，机架包括底板11，底板11下部设有凸台26，凸台沈与机床小托板配合安装，底板11上设有立板7，为增强整个系统的刚性，在底板11与立板7 之间通过联接螺钉15与筋板16联接，立板7中部开有方槽，立板7两侧设有燕尾导轨；超声振动声学系统包括锥形变幅杆9，变幅杆9顶部与换能器10连接，换能器10与超声波发生器25连接，变幅杆9底部通过固定螺钉13安装有弯曲振动杆12，用于振动方向的转换； 弯曲振动杆12下部与研具14连接，实现研具14中多个研磨丸片20的轴向振动，从而对工件进行超声研磨；研磨压力微调机构包括通过锁紧螺母4和连接套6安装于立板7上部的丝杠3，锁紧螺母4和连接套6之间设有刻度盘5，沿刻度盘5的圆周有刻度线，将整个刻度盘圆周分成150个小格；丝杠3顶部设有旋转手柄1，旋转手柄1通过销钉2安装于丝杠3 上；丝杠3上设有方形螺母21，方形螺母21与立板7中部的方槽配合进行导向，方形螺母 21下部的丝杠3上设有滑块23，滑块23上下的丝杠3上套上有上、下弹簧22、24，滑块23 与滑板17固连，滑板17通过其上设置的燕尾与所述立板7上的燕尾导轨配合滑动连接，滑板17上固定连接有支撑法兰8，所述变幅杆9穿过支撑法兰8通过连接螺栓19与支撑法兰 8固连，固定位置选为变幅杆9的振动节点处，有效避免了振动能量的泄露。本装置中，超声振动声学振动系统通过支撑法兰8安装在研磨压力微调装置上， 超声研磨时，由超声波发生器25发出超声频的电压信号，通过电缆传至换能器10，换能器 10可将高频电压信号转变为同等频率的机械振动信号，机械振动由换能器10端部输出，由于换能器10输出振动振幅较小满足不了要求，因此在换能器端部通过双头螺栓连接有变幅杆9，通过变幅杆9将高频机械振动的振幅进行放大，为了使研具14产生轴向振动，在研具14与变幅杆9之间安装一个弯曲振动杆12用于振动方向的转换，最终实现研具上的研磨丸片20对高速回转工件的研磨加工。
当需要进行研磨压力微调时，通过调节手柄1旋转丝杠3，丝杠3驱动方形螺母21 上下运动，在丝杠3上的滑块23与整个超声振动声学系统固连，通过燕尾导轨可以上下滑动，同时在方形螺母21与滑块23之间安装有上弹簧22，在滑块23和底板11之间安装有下弹簧24，当丝杠3转到一定位置后，上下两个弹簧22、M处于平衡位置并同时被压缩，直到研具14与工件产生零压力接触，然后随着丝杠3的转动，上弹簧22逐渐进一步被压缩从而产生研具对工件的研磨压力。研磨压力调节精度可由丝杠3的螺距、刻度盘5的刻度以及上弹簧22的弹性系数计算得到，压力微调精度ρ为式中n_刻度盘一周最小刻度间隔数； X-丝杠螺距； k_上弹簧弹性系数。 根据本装置的设计，压力调整精度可达0.5N/格，完全可以实现精密研磨的压力调整。
权利要求
1.一种恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，包括机架、超声振动声学系统和研磨压力微调机构，其特征在于，机架包括底板，底板上设有立板，立板中部开有方槽；超声振动声学系统包括锥形变幅杆，变幅杆顶部与换能器连接，换能器与超声波发生器连接，变幅杆底部安装有弯曲振动杆，弯曲振动杆下部与研具连接；研磨压力微调机构包括安装于立板上部的丝杠，丝杠上设有方形螺母，方形螺母与立板中部的方槽配合进行导向，方形螺母下部的丝杠上设有滑块，滑块上下的丝杠上套上有上、下弹簧，滑块与滑板固连，滑板与所述立板滑动连接，滑板上固定连接有支撑法兰，所述变幅杆穿过支撑法兰且与支撑法兰固连。
2.如权利要求1所述的恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，其特征在于，所述丝杠通过锁紧螺母和连接套安装于立板上部，锁紧螺母和连接套之间设有刻度盘。
3.如权利要求1或2所述的恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，其特征在于，所述丝杠顶部设有旋转手柄。
4.如权利要求3所述的恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，其特征在于，所述立板和底板之间设有筋板。
5.如权利要求4所述的恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，其特征在于，所述立板两侧设有燕尾导轨，滑板通过其上设置的燕尾与燕尾导轨配合。
6.如权利要求5所述的恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，其特征在于，所述底板下部设有凸台。
全文摘要
本发明公开了一种恒压力超声辅助固着磨料外圆研磨装置，包括机架、超声振动声学系统和研磨压力微调机构，机架包括底板，底板上设有立板，立板中部开有方槽；超声振动声学系统包括锥形变幅杆，变幅杆顶部与换能器连接，换能器与超声波发生器连接，变幅杆底部安装有弯曲振动杆，弯曲振动杆下部与研具连接；研磨压力微调机构包括安装于立板上部的丝杠，丝杠上设有方形螺母，方形螺母与立板中部的方槽配合进行导向，方形螺母下部的丝杠上设有滑块，滑块上下的丝杠上套上有上、下弹簧，滑块与滑板固连，滑板与立板滑动连接，滑板上固定连接有支撑法兰，变幅杆穿过支撑法兰且与支撑法兰固连。本发明调节便捷、加工精度高，效率高。
文档编号B24B37/00GK102152229SQ201110030909
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者向道辉, 焦锋, 王晓博, 童景琳, 赵波, 赵重阳, 闫艳燕, 高国富 申请人:河南理工大学