專利名稱：一種用于大型結(jié)構(gòu)件磨削的二維超聲振動輔助磨削裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適用于難加工材料的精密加工，尤其是陶瓷等硬脆材料大型結(jié)構(gòu)件 的精密加工。
背景技術(shù)：
工程陶瓷材料由于硬度高、脆性大，成形加工比較困難，傳統(tǒng)的加工方法 很難達(dá)到理想的效果。目前，常用金剛石砂輪磨削加工、激光加工和超聲加工， 但釆用金剛石砂輪磨削加工時，磨削比小，生產(chǎn)效率低，金剛石耗量大，使其 加工成本過高，大約占零件總成本的50% -70%;同時，經(jīng)過金剛石砂輪磨削
加工的陶瓷零件的斷裂韌性分散性較大，可靠性不穩(wěn)定，強度降低，疲勞壽命 減少。釆用激光加工的工程陶瓷表面存在大量的微觀缺陷，如微裂紋、殘余拉 應(yīng)力，使得陶瓷強度降低30%~70%,嚴(yán)重影響了陶瓷零件的性能和使用可靠 性。超聲加工是一種利用專門設(shè)計的振動裝置，使工具(或工件)產(chǎn)生某種有 規(guī)律的可控振動的加工方法。它是在一個極短時間內(nèi)完成的微量切削過程，表 面損傷和殘余應(yīng)力都較小，并且不依靠工件的導(dǎo)電性，而且是非電加工過程， 不受工件的電、化學(xué)特性影響，尤其適合陶瓷等硬脆材料的加工。但傳統(tǒng)的超 聲磨削方法是將超聲波能量施加到砂輪主軸上，要求對主軸箱進(jìn)行改造，在一 定程度上破壞了磨床的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種避免對超精密磨床主軸箱的改造，充分發(fā)揮超聲 加工的優(yōu)異性能，使超聲波能量直接作用到加工件的用于大型結(jié)構(gòu)件磨削的二
維超聲振動輔助磨削裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括上面板、下面板、支腿、縱向變幅桿、 縱向換能器、第一頻率計、第一超聲波發(fā)生器、軸向變幅桿、軸向換能器、第 二頻率計、第二超聲波發(fā)生器，上面板與下面板之間通過支腿支撐固定，上面 板兩端設(shè)置有可調(diào)壓板和壓板，縱向變幅桿與縱向換能器固定連接，軸向變幅 桿與軸向換能器固定連接，上面板的縱向端與縱向變幅桿固定連接，上面板的 軸向端與軸向變幅桿固定連接，縱向換能器連接到第一超聲波發(fā)生器，軸向換 能器連接到第二超聲波發(fā)生器，在第一超聲波發(fā)生器的輸出線上連接有第一頻 率計，在第二超聲波發(fā)生器的輸出線上連接有第二頻率計，加工砂輪位于上面 板的上部。
該發(fā)明突破了傳統(tǒng)的超聲磨削方法，在不改變砂輪主軸箱的情況下，實現(xiàn) 工件的兩維超聲波振動輔助加工。在對陶瓷等硬脆材料大型結(jié)構(gòu)件精密加工時， 將加工件固定在上面板上， 一方面金剛石砂輪及工作臺按機床原有的運動方式 對工件進(jìn)行加工；另一方面，利用該裝置在工件上引入二維超聲振動，使磨削 過程中磨粒產(chǎn)生橢螺線式的加工軌跡，提高了加工效率，擴(kuò)大了陶瓷等硬脆材 料的塑性加工域，表面質(zhì)量得到明顯的改善。該裝置在兩個互相垂直的方向上 將超聲振動施加在工件上，充分發(fā)揮了超聲加工與超精密磨削機床加工的優(yōu)異 性能，可高效獲得超精密加工表面(i^20.12，平面度S1戶)。該工裝還可以用 于其它材料的超聲磨削加工，若用平行拋光輪來替換砂輪，則可以實現(xiàn)對平板 的拋光。解決了困擾結(jié)構(gòu)陶瓷材料加工效率低，表面質(zhì)量差，加工成本高等一 系列難題，實現(xiàn)了高效高質(zhì)量的陶瓷大平板的精密加工。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
由圖l、圖2可知，本發(fā)明包括上面板2、下面板3、支腿4、縱向變幅 桿7、縱向換能器8、第一頻率計9、第一超聲波發(fā)生器IO、軸向變幅桿ll、軸 向換能器12、第二頻率計13、第二超聲波發(fā)生器14。上面板2與下面板3之間 通過支腿4支撐固定，上面板2兩端設(shè)置有可調(diào)壓板1和壓板5，利用可調(diào)壓板 和壓板將放置在上面板之上的加工件夾緊，使加工件與上面板形成一體，在壓 板的右端設(shè)置有擋板6，以增強壓板對加工件夾緊程度?？v向變幅桿7與縱向換 能器8固定連接，軸向變幅桿ll與軸向換能器12固定連接，上面板2的縱向 端與縱向變幅桿7固定連接，上面板2的軸向端與軸向變幅桿ll固定連接?？v 向換能器8連接到第一超聲波發(fā)生器10，縱向變幅桿7與縱向換能器8將第一 超聲波發(fā)生器傳輸?shù)母哳l電震蕩轉(zhuǎn)換為一定振幅高頻機械振蕩，然后作用在上 面板2的縱向端，從而使加工件產(chǎn)生縱向高頻振動。軸向換能器12連接到第二 超聲波發(fā)生器14,軸向變幅桿11與軸向換能器12將第二超聲波發(fā)生器傳輸?shù)?高頻電震蕩轉(zhuǎn)換為一定振幅高頻機械振蕩，然后作用在上面板2的軸向端，從 而使加工件產(chǎn)生軸向高頻振動。為了調(diào)整設(shè)置超聲波發(fā)生器的頻率，合理對加 工件進(jìn)行加工，在第一超聲波發(fā)生器10的輸出線上連接有第一頻率計9，在第 二超聲波發(fā)生器14的輸出線上連接有第二頻率計13,加工砂輪位于上面板的上 部。
權(quán)利要求
1、一種用于大型結(jié)構(gòu)件磨削的二維超聲振動輔助磨削裝置，包括:上面板(2)、下面板(3)、支腿(4)、縱向變幅桿(7)、縱向換能器(8)、第一頻率計(9)、第一超聲波發(fā)生器(10)、軸向變幅桿(11)、軸向換能器(12)、第二頻率計(13)、第二超聲波發(fā)生器(14)，上面板(2)與下面板(3)之間通過支腿(4)支撐固定，上面板(2)兩端設(shè)置有可調(diào)壓板(1)和壓板(5)，縱向變幅桿(7)與縱向換能器(8)固定連接，軸向變幅桿(11)與軸向換能器(12)固定連接，其特征是上面板(2)的縱向端與縱向變幅桿(7)固定連接，上面板(2)的軸向端與軸向變幅桿(11)固定連接，縱向換能器(8)連接到第一超聲波發(fā)生器(10)，軸向換能器(12)連接到第二超聲波發(fā)生器(14)，在第一超聲波發(fā)生器(10)的輸出線上連接有第一頻率計(9)，在第二超聲波發(fā)生器(14)的輸出線上連接有第二頻率計(13)，加工砂輪位于上面板的上部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于大型結(jié)構(gòu)件磨削的二維超聲振動輔助磨削裝置，上面板與下面板之間通過支腿支撐固定，上面板兩端設(shè)置有可調(diào)壓板和壓板，縱向變幅桿與縱向換能器固定連接，軸向變幅桿與軸向換能器固定連接，上面板的縱向端與縱向變幅桿固定連接，上面板的軸向端與軸向變幅桿固定連接，縱向換能器連接到第一超聲波發(fā)生器，軸向換能器連接到第二超聲波發(fā)生器，在第一超聲波發(fā)生器的輸出線上連接有第一頻率計，在第二超聲波發(fā)生器的輸出線上連接有第二頻率計，加工砂輪位于上面板的上部，解決了困擾結(jié)構(gòu)陶瓷材料加工效率低，表面質(zhì)量差，加工成本高等一系列難題，實現(xiàn)了高效高質(zhì)量的陶瓷大平板的精密加工。
文檔編號B24B35/00GK101380721SQ20071005509
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者張志強, 鋒 焦, 波 趙, 趙明利, 高國富 申請人:河南理工大學(xué)