CN103231286A - 一种超声椭圆振动无心磨削装置及其应用原理 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声椭圆振动无心磨削装置，其装置包括主砂轮和用于支撑工件的托板，主砂轮旁设有超声振动板，超声振动板连接有微进给装置，超声振动板由弹性金属板和压电陶瓷组成，弹性金属板上设有偶数块压电陶瓷，每两个相间隔的压电陶瓷连接有一功率放大器，每个第一功率放大器均与一信号发生器相连，弹性金属板的接触工件的端面设有第一沟槽，托板的上表面为斜面，斜面也设有与第一沟槽相匹配的第二沟槽；应用原理为在加工中超声振动板和托板共同支撑和控制工件的运动，进行微细零件磨削加工。本发明可以对直径小于0.5mm的微细零件进行无心磨削加工，本发明具有结构简单、误差小、精度高、质量高的有优点。

Description

一种超声椭圆振动无心磨削装置及其应用原理

技术领域

本发明涉及一种超声椭圆振动无心磨削装置，特别是一种微细零件的无心磨削装置及其应用原理，微细零件为直径0.5mm以下的工件。

背景技术

目前，通常无心磨削在进行外圆磨削时，工件放在砂轮与导轮之间，由其下方的托板支承，并由导轮带动旋转。在传统无心磨削技术中，为获得理想的形状公差、表面精度和较高的加工效率，无心磨床必须具备高刚性、相对较大的砂轮及导轮，并要对导轮的运动进行精确控制。工件加工精度依赖于导轮的圆度及其旋转精度，高精度的修整技术及高旋转精度的主轴对于导轮来说必不可少，因此在无心磨床上需要安装附加的旋转控制部件及修整装置等。由于结构的局限，传统无心磨削设备不适合于直径小于0.5mm的微细零件的加工。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供了一种微细零件的超声椭圆振动无心磨削装置及其应用原理，来解决微细零件的无心磨削问题，同时可有效避免由导轮造成的圆度误差及导轮主轴造成的旋转误差，提高工件旋转精度。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种超声椭圆振动无心磨削装置包括主砂轮和用于支撑工件的托板，主砂轮旁设有超声振动板，托板置于主砂轮和超声振动板之间的间隙下方，超声振动板连接有微进给装置，超声振动板由弹性金属板和压电陶瓷组成，弹性金属板上设有偶数块压电陶瓷，每两个相间隔的压电陶瓷连接有一功率放大器，每个第一功率放大器均与一信号发生器相连，弹性金属板的接触工件的端面设有第一沟槽，托板的上表面为斜面，弹性金属板的接触工件的端面置于斜面上，斜面也设有与第一沟槽相匹配的第二沟槽。

本发明的进一步改进在于：弹性金属板的端面固结有厚度为0.5mm的摩擦片。

本发明的进一步改进在于：加工的工件的直径在0.5mm以下。

一种超声椭圆振动无心磨削装置的应用原理，超声振动板由所述压电陶瓷粘结在弹性金属板上构成，由信号发生器产生相位差为ψ的两个交流信号，并通过两个功率放大器放大后施加在弹性金属板上，通过合成所述弹性金属板上弯曲和纵向两个方向的振动，在弹性金属板的端面产生超声椭圆振动，在进行无心磨削加工时，由弹性金属板和托板支撑工件，工件的旋转运动由工件与弹性金属板之间的摩擦力控制，工件圆周速度与弹性金属板端面接触处的椭圆振动的线速度相同。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明可以对直径小于0.5mm的微细零件进行无心磨削加工，本发明通过超声椭圆振动板取代传统无心磨床中导向轮的作用，由于本发明利用超声椭圆振动板代替了目前无心磨削装置中导向轮及其相关的附加装置，结构得以简化，对于直径0.5mm以下的微细工件可以通过本发明进行加工，而且，这种方法能有效避免由导轮造成的圆度误差及导轮主轴造成的旋转误差，提高工件旋转精度，保证了磨削质量。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为弹性金属板和托板的局部结构示意图；

图中标号：1-主砂轮、2-托板、3-弹性金属板、4-压电陶瓷、5-功率放大器、6-信号发生器、7-第一沟槽、8-第二沟槽、9-工件。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1示出了本发明一种所述超声椭圆振动无心磨削装置，包括主砂轮1和用于支撑工件9的托板2，主砂轮1旁设有超声振动板，托板2置于主砂轮1和超声振动板之间的间隙下方，超声振动板连接有微进给装置，超声振动板由弹性金属板3和压电陶瓷4组成，弹性金属板3上设有偶数块压电陶瓷4，每两个相间隔的压电陶瓷4连接有一功率放大器5，每个第一功率放大器5均与一信号发生器6相连，弹性金属板3的接触工件的端面设有第一沟槽7，托板2的上表面为斜面，弹性金属板3的接触工件的端面置于所述斜面上，斜面也设有与第一沟槽7相匹配的第二沟槽8，通过这种开设沟槽的结构，使得弹性金属板3与托板2的空间结构非常精密，解决以往磨削微细工件时产生空间干涉的问题，弹性金属板3的端面固结有厚度为0.5mm的摩擦片，弹性金属板端面和工件间保持有足够的摩擦力。

一种超声椭圆振动无心磨削装置的应用原理，超声振动板由压电陶瓷5粘结在弹性金属板3上构成，由信号发生器6产生相位差为ψ的两个交流(AC)信号(超过20kHz)，通过功率放大器5放大后施加在压电陶瓷5上，通过合成弹性金属板3上弯曲和纵向两个方向的振动，在板的端面产生超声椭圆振动，在进行无心磨削加工时，由弹性金属板3及其下的托板2支撑工件9，工件9的旋转运动由工件9与弹性金属板3之间的摩擦力控制，工件9圆周速度与弹性金属板3端面接触处的椭圆振动的线速度相同。

为了能够磨削直径0.5mm以下的工件，在弹性金属板的端面和托板的支撑斜面开有相互配合的沟槽，配合关系如图2，通过调节可以保证振动板端面、托板、磨削砂轮和工件的正确空间几何关系。在磨削加工中，磨削主砂轮首先朝托板方向移动直至和托板发生干涉前停止前进，然后，微进给装置带动振动板和工件以0.1mm/min的速度朝主砂轮方向进给，在工件开始磨削直到完成所要磨削的最终尺寸后微进给装置带动工件沿反方向退回。微进给装置由步进电机、滚珠丝杠、丝杠套组成，超声振动板下方连有丝杠套，丝杠套内设有滚珠丝杠，滚珠丝杠的一端连有步进电机，丝杠套置于直线导轨上。

本装置在对直径小于0.5mm的微细零件进行无心磨削加工时，是通过超声椭圆振动板取代传统无心磨床中导向轮的作用，超声振动板由压电陶瓷粘结在弹性金属板上构成，由信号发生器产生相位差为ψ的两个交流(AC)信号(超过20kHz)，通过功率放大器放大后施加在压电陶瓷上，通过合成弹性金属板上弯曲和纵向两个方向的振动，在板的端面产生超声椭圆振动，在进行无心磨削加工时，由弹性金属板及其下的托板支撑工件，工件的旋转运动由工件与弹性金属板之间的摩擦力控制，工件圆周速度与弹性金属板端面接触处的椭圆振动的线速度相同。由于本发明利用超声椭圆振动板代替了目前无心磨削装置中导向轮及其相关的附加装置，结构得以简化，对于直径0.5mm以下的微细工件可以通过本发明进行加工，而且，这种方法能有效避免由导轮造成的圆度误差及导轮主轴造成的旋转误差，提高工件旋转精度，保证了磨削质量。

Claims (4)

1.一种超声椭圆振动无心磨削装置，所述无心磨削装置包括主砂轮（1）和用于支撑工件的托板（2），其特征在于：所述主砂轮（1）旁设有超声振动板，所述托板（2）置于所述主砂轮（1）和所述超声振动板之间的间隙下方，所述超声振动板连接有微进给装置，所述超声振动板由弹性金属板（3）和压电陶瓷（4）组成，所述弹性金属板（3）上设有偶数块压电陶瓷（4），每两个相间隔的所述压电陶瓷（4）连接有一功率放大器（5），每个所述第一功率放大器（5）均与一信号发生器（6）相连，所述弹性金属板（3）的接触工件的端面设有第一沟槽（7），所述托板（2）的上表面为斜面，所述弹性金属板（3）的接触工件的端面置于所述斜面上，所述斜面也设有与所述第一沟槽（7）相匹配的第二沟槽（8）。

2.根据权利要求1所述一种超声椭圆振动无心磨削装置，其特征在于：所述弹性金属板（3）的端面固结有厚度为0.5mm的摩擦片。

3.根据权利要求1所述一种超声椭圆振动无心磨削装置，其特征在于：加工的工件的直径在0.5mm以下。

4.一种超声椭圆振动无心磨削装置的应用原理，其特征在于：所述超声振动板由所述压电陶瓷（4）粘结在弹性金属板（3）上构成，由所述信号发生器（6）产生相位差为ψ的两个交流信号，并通过两个功率放大器放大后施加在弹性金属板（3）上，通过合成所述弹性金属板（3）上弯曲和纵向两个方向的振动，在所述弹性金属板（3）的端面产生超声椭圆振动，在进行无心磨削加工时，由所述弹性金属板（3）和所述托板（2）支撑工件，工件的旋转运动由工件与所述弹性金属板（3）之间的摩擦力控制，工件圆周速度与所述弹性金属板（3）端面接触处的椭圆振动的线速度相同。

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