大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一磨盘装置，尤其涉及大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘。
【背景技术】
[0002]工程陶瓷、光学玻璃、人工晶体等硬脆性材料因具有硬度高、化学稳定性好、不易氧化、耐磨损、耐腐蚀等优点而被广泛应用。然而，这些硬脆性材料具有极高的硬度和脆性，其加工十分困难，尤其是一些薄片状的光电平板零件的加工，不仅要求具有较高的形状精度，也要求具有较高的加工表面质量。目前针对硬脆性材料的这类薄片零件的加工主要采用游离磨料双面研磨和抛光的加工方法。但由于游离磨料研磨加工自身的特点使得加工后零件的形状精度较差，且加工效率较低。随着机床装备和砂轮制备技术的发展，近年来已有企业采用固结磨料砂轮对其进行双端面磨削加工，以便提高零件加工的形状精度和加工效率，但相对游离磨料的研磨加工，双端面磨削加工存在加工损伤大，零件容易破裂，加工表面质量较差等问题。
[0003]超声振动辅助磨削是近几十年发展和应用的一种新型磨削加工方法，大量的理论和实验研究表明，超声振动辅助磨削在加工硬脆性难加工材料时具有普通磨削无法比拟的工艺效果，具有加工效率高，加工损伤小，零件表面质量好等优点。因此，将超声辅助磨削加工技术用于对硬材料薄片零件的双端面磨削加工，对减小零件加工损伤、提高加工效率和表面加工质量具有重要意义。
[0004]然而，在超声振动辅助磨削加工中，由于超声振动装置自身的特点，使得超声振动往往只能施加在较小的工件或工具上，很难实现大尺寸磨盘或工件的超声振动。而在硬脆性材料薄片零件的双端面磨削加工中，为了保证生产效率，往往采用大尺寸磨盘加工。因此，如何将超声振动用于辅助硬脆性薄片零件的双端面磨削加工已成为技术难点。基于此，本实用新型提出大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘的设计。
【实用新型内容】
[0005]实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘，可用于超声辅助端面磨削、超声辅助研磨和抛光，从而可实现对零件大的批量超声端面磨削、研磨和抛光加工，大大提高零件的加工效率和加工精度。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘，包括:外盖、内盖、基盘以及若干磁力支撑座、变幅杆支撑座和超声振动块；
[0007]所述若干个超声振动块沿基盘圆周方向均匀分布，拼成一个大尺寸的圆环形磨盘，实现磨盘的径向超声振动；所述超声振动块由超声换能器、变幅杆、磁力杆和磨块组成；所述每个超声振动块一端通过变幅杆零振幅处固定与基盘上，另一端则通过安装在基盘上的磁力支撑座对超声振动块末端的磁力杆通过磁力进行支撑；所述相邻超声振动块在基盘周向成一定夹角，且相邻磨块间存在较小缝隙，缝隙采用一种较软材料填充，起到密封作用；所述内盖安装与基盘同心圆的内圈，所述外盖安装于基盘同心圆的外圈；所述基盘为同心圆状，其中心孔用于装接电机主轴，通过电机带动所述磨块旋转以实现端面磨削加工；超声信号通过电刷和线圈传递给超声变幅杆，通过超声变幅杆的轴向振动带动磨块做相对于基盘的径向振动，从而实现超声辅助端面磨削加工。
[0008]优选的，所述超声换能器包括压电振子；所述压电振子推动磨块产生一定频率和振幅的超声振动；所述磁力杆上两个第一环形磁铁与磁力支撑座上两个第二环形磁铁的位置相匹配且连接处的极性相同，使磁力杆在磁力支撑座上实现无接触的支撑作用。
[0009]优选的，所述磨块包括磨料块和磨块基座；所述磨块前端的磨料块与磨块基座为楔形配合，磨块后端的磨料块与磨块基座为直角配合；所述磨料块与磨块基座间通过弹性垫圈和螺栓进行固定。
[0010]优选的，所述磨块表面采用电镀或钎焊的方法做成单层磨粒或所述磨块表面采用烧结的方法做成多层磨料的磨块；所述磨块上磨料可以采用超硬磨料，也可以采用普通磨料；所述磨块表面若无磨粒，可用于游离磨粒的超声辅助研磨和抛光。
[0011]优选的，所述磨块个数，可根据大尺寸磨盘的具体尺寸、单个振动块的尺寸以及工作需要合理调整。
[0012]优选的，所述磨块沿基盘圆周均匀分布，相邻磨块间存在一定缝隙，缝隙中用柔软材料填充。
[0013]优选的，所述磨盘的修整:如果是钎焊和电镀磨块，则先将磨块的上表面块磨平，然后在其表面通过电镀或钎焊方法制成单层磨料层；如果是烧结磨块或无磨粒磨块，则可通过互磨的方式实现表面修整。
[0014]优选的，所述基盘底端分布有圆形线圈，所述圆形线圈与电刷结束连接电源，其中地线共用；所有磨块电源的供应通过一个大功率电源提供，每一磨块有相应的放大和调节电路，以适应每一个磨块间固有频率的差异，以及使用过程中固有频率的微小变化。
[0015]大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘的使用方法:包括以下步骤:
[0016]Al、将大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘装接在电机上，电机带动该大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘旋转；
[0017]A2、超声电源通过电刷和线圈传递给超声变幅杆，超声变幅杆带动磨块做相对于基盘的径向振动，使磨料块磨削工件。
[0018]本实用新型的有益效果是:
[0019]1、本实用新型的大尺寸径向超声端面磨盘是在基盘圆周上均匀相间地排布着超声振动块，利用磨块实现对工艺产品的端面磨削、研磨和抛光；磨块间需采用软质材料填充，防止加工液进入砂轮内部，造成压电磨块电源短路和腐蚀砂轮内部零件，同时又不会影响磨块超声振动的传递。
[0020]2、单个磨块表面可采用电镀和钎焊的方法做成单层磨粒，也可采用烧结方法做成多层磨料的磨块，用于磨削加工；磨块上磨料可以采用超硬磨料，也可以采用普通磨料；若磨块表面无磨粒，亦可用于游离磨粒的超声辅助研磨和抛光加工。
[0021]3、根据大尺寸磨盘的具体尺寸和单个振动块的尺寸，在大尺寸磨盘的圆周方向可安装合理数量的振动磨块，个数可根据需要调整。
[0022]4、磨块是由磨料块、磨块基座组成的，并采用螺钉夹紧；磨料块、磨块基座远离超声变幅杆的一端为楔形配合，另一端为直角配合；这种结构既有利于超声振动的传递及减少超声振动能量在其他方向的损失，又有利于磨料块更换的装卸。
[0023]5、单个磨块通过压电振子推动其产生一定频率和振幅的超声振动，同时在超声变幅杆零振幅位置与基盘连接固定，磁力杆一端与磨块螺接，另一端两个第一环形磁铁与两个第二环形磁铁同性相斥的作用使其与磁力支撑座在径向上能无接触的相对固定，提高了磨块的径向刚度和沿超声变幅杆的周向强度，进而提高加工精度，且不会影响其轴向超声振动波的传递，也不会引起超声能量的损失和系统发热。通过磁力对其进行支承，以提高磨块的刚度。
[0024]6、本实用新型的大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘既可用于双端面磨削、研磨和抛光，也可用于单端面的磨削、研磨和抛光。
[0025]以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘不局限于实施例。
【附图说明】
[0026]图1是本实用新型的大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘的整体示意图。
[0027]图2是本实用新型的大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘的整体爆炸图。
[0028]图3是本实用新型的大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘的底端线圈。
[0029]图4是本实用新型的超声振动块的爆炸图。
[0030]图5是本实用新型的磨块的爆炸图。
[0031]图6是本实用新型的磁力杆的爆炸图。
[0032]图7是本实用新型的超声换能器的爆炸图。
[0033]图8是本实用新型的磁力支撑座的爆炸图。
[0034]图9是本实用新型的变幅杆支撑座的爆炸图。
【具体实施方式】