立式可调超声振动珩磨装置 |
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| 申请号 | CN201610241621.8 | 申请日 | 2016-04-19 | 公开(公告)号 | CN105690238A | 公开(公告)日 | 2016-06-22 |
| 申请人 | 中北大学; | 发明人 | 祝锡晶; 张小强; 崔学良; 成全; 赵韡; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及超声振动珩磨装置，具体为立式可调超声振动珩磨装置。解决 现有技术 结构复杂、传递效率低、加工尺寸单一且油石不易更换的问题。包括浮动机构、集流环和珩磨头体；所述的珩磨头体包括阶梯状套筒，套筒内有从上至下依次连接的超 声换能器 、圆锥台状的变幅杆、弯曲振动圆盘、挠性杆；弯曲振动圆盘的下端面设有径向槽，每个径向槽放置其下端外侧固定有油石条的挠性杆，内侧均布有固定脚爪的外固定环、外侧均布有固定脚爪的内固定环，通过固定脚爪，被固定于弯曲振动圆盘的下端面上而夹持住全部挠性杆；通过更换不同直径的内固定环、外固定环来调节挠性杆在径向槽内的 位置 ，以满足不同的加工尺寸。该装置适用于精密和超精密加工。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种立式可调超声振动珩磨装置，包括浮动机构（1）、集流环（5）和珩磨头体；所述的珩磨头体包括阶梯状套筒，套筒内有从上至下依次连接的超声换能器（3）、圆锥台状的变幅杆（6）；超声换能器（3）上设置有轴向通孔并在该轴向通孔内插置有中心顶杆（4），中心顶杆（4）的下端插入变幅杆（6）上端面上所开的盲孔中；变幅杆（6）的节圆位置设置有与变幅杆一体结构的节面圆盘，节面圆盘的外缘向上设置有变幅杆节圆支撑套（12），变幅杆节圆支撑套（12）与套筒内壁之间设置有滑动轴承（11），节面圆盘下端面与套筒的阶梯面之间还设有恢复弹簧（13）；所述的浮动机构（1）设置于套筒顶部，中心顶杆（4）的上端与浮动机构（1）连接；集流环（5）通过轴承环套于套筒上，套筒上环套有导电环，集流环（5）上的刷杆与导电环接触，超声换能器（3）的输入线端穿过套筒与导电环连接；其特征在于，变幅杆（6）的下端连接有弯曲振动圆盘（8），弯曲振动圆盘（8）的下端面设有呈均匀放射状分布的径向槽（15），弯曲振动圆盘（8）的下端面、相邻径向槽间开有螺纹孔（17），每个径向槽（15）放置与弯曲振动圆盘（8）垂直的且其下端外侧固定有油石条（10）的挠性杆（9），内侧均布有其上开有孔的固定脚爪（16）的外固定环（18）、外侧均布有其上开有孔的固定脚爪（16）的内固定环（14），通过各自的其上开有孔的固定脚爪（16），用螺栓被固定于弯曲振动圆盘（8）的下端面上的螺纹孔（17）内而夹持住全部挠性杆（9）；通过更换不同直径的内固定环（14）、外固定环（18）来调节挠性杆（9）在径向槽（15）内的位置，以满足不同的加工尺寸。 |
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| 说明书全文 | 立式可调超声振动珩磨装置技术领域[0001] 本发明涉及一种超声振动珩磨装置，属于精密加工技术领域，具体为立式可调超声振动珩磨装置。 背景技术[0002] 工业市场迅速发展提高了市场零部件的使用效率和寿命，尤其是对于中小部件，传统的机械加工难以满足精密领域需求。超声振动珩磨技术是一种精密加工技术，其独特的加工优势促进了该技术的发展和应用，可以解决工业市场中所面临的材料难加工问题。 [0003] 在航空航天及汽车等工业迅猛发展的同时，各领域中的零部件越来越小型化，甚至是微型化，其加工难度也越来越难。超声振动珩磨装置可以加工细小零件，在加工表面形成交叉网纹，在提高工件表面质量的同时，提高了工件润滑性能，延长了使用寿命。 [0004] 现有文献及应用领域中也有不同的超声珩磨装置，根据加工表面的不同主要分为两种，一种是普通超声珩磨装置，另一种是外圆超声珩磨装置。 发明内容[0006] 本发明解决现有技术结构复杂、传递效率低、加工尺寸单一且油石不易更换的问题，提供一种立式可调超声振动珩磨装置。 [0007] 本发明是采用如下技术方案实现的：立式可调超声振动珩磨装置，包括浮动机构、集流环和珩磨头体；所述的珩磨头体包括阶梯状套筒，套筒内有从上至下依次连接的超声换能器、圆锥台状的变幅杆；超声换能器上设置有轴向通孔并在该轴向通孔内插置有中心顶杆，中心顶杆的下端插入变幅杆上端面上所开的盲孔中；变幅杆的节圆位置设置有与变幅杆一体结构的节面圆盘，节面圆盘的外缘向上设置有变幅杆节圆支撑套，变幅杆节圆支撑套与套筒内壁之间设置有滑动轴承，节面圆盘下端面与套筒的阶梯面之间还设有恢复弹簧；所述的浮动机构设置于套筒顶部，中心顶杆的上端与浮动机构连接；集流环通过轴承环套于套筒上，套筒上环套有导电环，集流环上的刷杆与导电环接触，超声换能器的输入线端穿过套筒与导电环连接；变幅杆的下端连接有弯曲振动圆盘，弯曲振动圆盘的下端面设有呈均匀放射状分布的径向槽，弯曲振动圆盘的下端面、相邻径向槽间开有螺纹孔，每个径向槽放置与弯曲振动圆盘垂直的且其下端外侧固定有油石条的挠性杆，内侧均布有其上开有孔的固定脚爪的外固定环、外侧均布有其上开有孔的固定脚爪的内固定环，通过各自的其上开有孔的固定脚爪，用螺栓被固定于弯曲振动圆盘的下端面上的螺纹孔内而夹持住全部挠性杆；通过更换不同直径的内固定环、外固定环来调节挠性杆在径向槽内的位置，以满足不同的加工尺寸。 [0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：一、本发明结构简单、轻便，传递效率高，与现有传统珩磨装置相比，本发明装置可以达到更高的加工精度，尤其适用于小型圆柱体的内表面精密加工。 [0009] 二、现有超声珩磨装置，其结构大多是针对固定尺寸工件设计，加工工件范围较小，不能加工不同尺寸的工件，而本发明属于可调超声珩磨装置，加工工件尺寸范围较大，可以更好的满足市场需求。 [0010] 三、本发明装置通过装置旋转所产生的离心力，完成油石对工件表面作用所需的珩磨压力，减少了装置的结构复杂性，提高了振动的传递效率，使得装置结构更为简单；并且离心力远远大于普通珩磨过程中油石所需要的珩磨压力。 [0012] 图1为本发明立式可调超声珩磨装置的结构示意图。 [0013] 图2为图1中A-A视图。 [0014] 图3为弯曲振动圆盘仰视图。 [0015] 图4为外固定环俯视图。 [0016] 图中，1－浮动机构，2－上套筒，3－超声换能器，4－中心顶杆；5－集流环，6－变幅杆，7－下套筒，8－弯曲振动圆盘，9－挠性杆，10－油石条，11－滑动轴承，12－变幅杆节圆支撑套，13－恢复弹簧，14－内固定环，15－径向槽，16－固定脚爪，17－螺纹孔，18－外固定环。 具体实施方式[0017] 立式可调超声振动珩磨装置，包括浮动机构1、集流环5和珩磨头体；所述的珩磨头体包括阶梯状套筒，套筒内有从上至下依次连接的超声换能器3、圆锥台状的变幅杆6；超声换能器3上设置有轴向通孔并在该轴向通孔内插置有中心顶杆4，中心顶杆4的下端插入变幅杆6上端面上所开的盲孔中；变幅杆6的节圆位置设置有与变幅杆一体结构的节面圆盘，节面圆盘的外缘向上设置有变幅杆节圆支撑套12，变幅杆节圆支撑套12与套筒内壁之间设置有滑动轴承11，节面圆盘下端面与套筒的阶梯面之间还设有恢复弹簧13；所述的浮动机构1设置于套筒顶部，中心顶杆4的上端与浮动机构1连接；集流环5通过轴承环套于套筒上，套筒上环套有导电环，集流环5上的刷杆与导电环接触，超声换能器3的输入线端穿过套筒与导电环连接；变幅杆6的下端连接有弯曲振动圆盘8，弯曲振动圆盘8的下端面设有呈均匀放射状分布的径向槽15，弯曲振动圆盘8的下端面、相邻径向槽间开有螺纹孔17，每个径向槽15放置与弯曲振动圆盘8垂直的且其下端外侧固定有油石条10的挠性杆9，内侧均布有其上开有孔的固定脚爪16的外固定环18、外侧均布有其上开有孔的固定脚爪16的内固定环14，通过各自的其上开有孔的固定脚爪16，用螺栓被固定于弯曲振动圆盘8的下端面上的螺纹孔17内而夹持住全部挠性杆9；通过更换不同直径的内固定环14、外固定环18来调节挠性杆9在径向槽15内的位置，以满足不同的加工尺寸。 [0018] 使用时，该装置通过浮动机构1与机床连接后进行加工运动，机床旋转运动带动装置进行旋转，机床主轴的轴向作用直接作用于中心顶杆4，中心顶杆会有轴向作用力，直接作用于变幅杆6，装置中集流环5与套筒之间利用轴承连接，保证了集流环及其上的刷杆不随主体旋转，在套筒上设置一导电环，导电环与超声换能器3传入电信号的导线连接，这样在装置旋转而集流装置不动时通过刷杆与导电环的滑动接触仍能将电信号顺利传输，超声换能器3在接收到超声电信号后，将超声电信号转换为轴向的机械振动，并传入变幅杆6中，变幅杆6将振动进行聚集、放大传入弯曲振动圆盘8，由于结构设计的特殊性，弯曲振动圆盘8可以将轴向的机械振动转换为径向机械振动，并带动挠性杆9和油石条10发生径向机械振动，在此过程中装置同时有旋转运动，而变幅杆6在中心顶杆4的作用下通过滑动轴承11会发生轴向往复运动，在变幅杆6节圆支撑套与套筒之间设置滑动轴承，保证内部结构可以顺利轴向进给，同时在变幅杆6节圆位置与套筒之间设置恢复弹簧，可以将变幅杆6的运动恢复，最终完成了油石条的往复运动。这样，油石条10在轴向往复运动及旋转运动过程中同时伴随了径向机械振动，在工件表面形成珩磨交叉网纹。 [0019] 具体实施时，所述套筒由上套筒2和下套筒7构成，上套筒2和下套筒7之间利用固定螺栓连接。上下套筒是根据装置结构要求而分。所述超声换能器3和变幅杆6之间通过连接螺钉进行固定连接。所述变幅杆６尾部设有螺纹结构，弯曲振动圆盘8中心开有螺纹孔，二者间利用螺纹进行连接。所述挠性杆９为圆柱结构，其末端设计为平台结构，用于粘结油石条；挠性杆9下半部分内收，以方便加工。径向槽15宽度与挠性杆9直径相同，径向槽15深度约为弯曲振动圆盘厚度的一半。 [0020] 作为一种具体实施例，附图所示的装置，挠性杆9为三个，相应地径向槽15、螺纹孔17、内外固定环上的固定脚爪也都为三个。根据被加工件的尺寸，可选择其它个数。 |
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