CN104985492B - 一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其包括底座、工件支座、磨粒流加工室、磨粒流流入口、磨粒流流出口、磨粒流加工室外壳和超声波辅助换能器，磨粒流加工室外壳的靠近磨粒流流入口和磨粒流流出口的位置均设置有一个所述超声波辅助换能器，且超声波辅助换能器的轴线与所述底座上表面之间的倾斜角度可调，本发明通过将超声波辅助换能器的轴线与底座上表面之间的倾斜角度设置为可调的，能够实现超声波能量的调节，而且也能够根据零件表面的不同位置的加工要求，对超声波换能器的方向进行改变，本发明可以提高调节的方便性，本发明在圆形压头的表面上设置球形凸起，能够提高超声波换能器对磨粒流能量的利用率。

Description

一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置
技术领域
本发明涉及精密加工技术领域，具体为一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，属于超精密加工技术领域。
背景技术
零件表面质量对零件使用性能、寿命、可靠性等有很大的影响，抛光作为一种表面处理方法，是利用抛光工具或其他抛光介质对工件表面进行修饰加工，抛光加工一般采用固结磨料或游离磨料，主要的抛光方法包括：传统的机械抛光方法、现代抛光方法、复合非传统抛光方法等。现代的许多工业领域对精密机械零件工艺性能的要求不断提高，并且零件规格不断小型化，表面质量要求不断的提高，特别是各种微小的型腔及通道等，磨粒流对这些部位的加工可谓独树一帜，磨粒流加工还可以成功地对各种材料进行微量研磨加工，包括较软的有色金属及坚韧的合金等，非常适应于现代制造材料和制造技术的发展。
磨粒流以流体作为载体，将具有切削性能的磨粒悬浮于其中，形成流体磨料，依靠磨料相对于被加工表面的流动来进行加工，相对于传统的机械加工技术，它不受工件几何形状的限制，加工效率高，可以达到极高的表面粗糙度及公差要求，可以保证质量稳定。
但是，磨粒流加工由于磨粒流的流速限制等因素，其携带的能量有限，导致其加工效率比较低，难以实现快速、高效加工，为了提高磨粒流的加工效率，国内外学者逐步开始利用超声波辅助磨粒流加工，由于超声波的振动频率很大，可以在瞬间给予磨粒流很高的能量，提高磨粒流的加工效能，现在越来越多的出现采用超声波辅助磨粒流的抛光加工装置，但是，目前的超声波辅助磨粒流加工仅仅是在磨粒流正向或者反向设置超声波换能器，这种方式虽然提高了加工效率，但是，由于超声波能量的方向不能有效控制，仅仅采用控制超声波的振动能量来控制，容易导致在提高加工效率的情况下，影响加工表面质量，而加工表面质量较高的情况下，加工效率又较低，因此，如何利用力与反作用力的分解原理，提供一种能够改变超声波换能器对磨粒流的方向，通过调节磨粒流在高振动频率下对工件冲击方向来改变抛光效率，并提高抛光表面质量，是人们希望解决的技术问题。
基于以上技术问题，本发明提供了一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，通过将超声波辅助换能器的轴线与底座上表面之间的倾斜角度设置为可调的，能够实现超声波能量的调节，而且也能够根据零件表面的不同位置的加工要求，对超声波换能器的方向进行改变，此外，通过在磨粒流加工室外壳上设置有空心的圆形凸起，并使球形压头可转动的设置在空心的圆形凸起内，可以提高调节的方便性，同时，本发明在圆形压头的表面上设置球形凸起，能够提高超声波换能器对磨粒流能量的利用率。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构和使用简单、合理，成本低，工艺简单，性能稳定、使用寿命长的一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其包括底座、工件支座、磨粒流加工室、磨粒流流入口、磨粒流流出口、磨粒流加工室外壳和超声波辅助换能器，其特征在于，所述的工件支座设置在所述底座上，所述工件支座上固定有工件，所述工件处于所述磨粒流加工室内，所述磨粒流加工室的磨粒流加工室外壳的两端设置有磨粒流入口和磨粒流出口，所述磨粒流加工室外壳的靠近磨粒流流入口和磨粒流流出口的位置均设置有一个所述超声波辅助换能器，且所述超声波辅助换能器的轴线与所述底座上表面之间的倾斜角度可调。
进一步，作为优选，所述磨粒流流入口、磨粒流流出口上均设置有连接密封环，所述连接密封环上设置有快速接头。
进一步，作为优选，所述超声波辅助换能器包括球形压头、变幅杆、压电陶瓷元件、电极片、螺杆、螺母和角度调节杆，其中，所述球形压头与所述变幅杆的一端连接，所述变幅杆的另一端与所述压电陶瓷元件连接，所述压电陶瓷元件上设置有电极片，所述压电陶瓷元件上设置有将所述压电元件压紧的螺杆，所述螺杆上设置有所述螺母，所述球形压头上设置有所述角度调节杆，所述磨粒流加工室外壳上设置有空心的圆形凸起，所述球形压头可转动的设置在所述空心的圆形凸起内，且所述磨粒流加工室外壳的空心的圆形凸起上设置有调节凹槽，所述角度调节杆可转动的设置在所述调节凹槽内，通过调节角度调节杆在所述调节凹槽的角度，可以实现超声波辅助换能器的球形压头的倾斜角度的调节。
进一步，作为优选，所述超声波辅助换能器为对称设置的两个。
进一步，作为优选，两个所述超声波辅助换能器的轴线的夹角为45°。
进一步，作为优选，所述工件采用负压吸附的方式固定在工件支座上。
进一步，作为优选，所述超声波辅助换能器的振动频率至少为25Khz，功率至少为150W。
进一步，作为优选，所述超声波辅助换能器与所述磨粒流加工室外壳之间设置有橡胶减震垫。
进一步，作为优选，所述超声波辅助换能器的圆形压头的表面上设置有球形凸起，所述球形凸起的直径至少是磨粒流中磨粒直径的10倍。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，通过将超声波辅助换能器的轴线与底座上表面之间的倾斜角度设置为可调的，能够实现超声波能量的调节，而且也能够根据零件表面的不同位置的加工要求，对超声波换能器的方向进行改变，此外，通过在磨粒流加工室外壳上设置有空心的圆形凸起，并使球形压头可转动的设置在空心的圆形凸起内，可以提高调节的方便性，同时，本发明在圆形压头的表面上设置球形凸起，能够提高超声波换能器对磨粒流能量的利用率。
附图说明
图1是本发明的一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置的结构示意图；
其中，1、底座，2、工件支座，3、磨粒流加工室，4、磨粒流流入口，5、磨粒流流出口，6、磨粒流加工室外壳，7、连接密封环，8、快速接头，9、球形压头，10、变幅杆，11、压电陶瓷元件，12、电极片，13、螺杆，14、螺母，15、角度调节杆，16、调节凹槽，17、工件。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其包括底座1、工件支座2、磨粒流加工室3、磨粒流流入口4、磨粒流流出口5、磨粒流加工室外壳6和超声波辅助换能器，工件支座2设置在所述底座1上，所述工件支座2上固定有工件17，所述工件17处于所述磨粒流加工室3内，所述磨粒流加工室3的磨粒流加工室外壳6的两端设置有磨粒流入口4和磨粒流出口5，所述磨粒流加工室外壳6的靠近磨粒流流入口4和磨粒流流出口5的位置均设置有一个所述超声波辅助换能器，且所述超声波辅助换能器的轴线与所述底座1上表面之间的倾斜角度可调。
在本实施例中，所述磨粒流流入口4、磨粒流流出口5上均设置有连接密封环7，所述连接密封环7上设置有快速接头8。超声波辅助换能器包括球形压头9、变幅杆10、压电陶瓷元件11、电极片12、螺杆13、螺母14和角度调节杆15，其中，所述球形压头9与所述变幅杆10的一端连接，所述变幅杆10的另一端与所述压电陶瓷元件11连接，所述压电陶瓷元件11上设置有电极片12，所述压电陶瓷元件11上设置有将所述压电元件12压紧的螺杆13，所述螺杆13上设置有所述螺母14，所述球形压头9上设置有所述角度调节杆15，所述磨粒流加工室外壳6上设置有空心的圆形凸起，所述球形压头9可转动的设置在所述空心的圆形凸起内，且所述磨粒流加工室外壳6的空心的圆形凸起上设置有调节凹槽16，所述角度调节杆15可转动的设置在所述调节凹槽16内，通过调节角度调节杆15在所述调节凹槽16的角度，可以实现超声波辅助换能器的球形压头9的倾斜角度的调节。
在本实施例中，所述超声波辅助换能器为对称设置的两个。两个所述超声波辅助换能器的轴线的夹角为45°。工件17采用负压吸附的方式固定在工件支座2上。超声波辅助换能器的振动频率至少为25Khz，功率至少为150W。超声波辅助换能器与所述磨粒流加工室外壳之间设置有橡胶减震垫。超声波辅助换能器的圆形压头的表面上设置有球形凸起，所述球形凸起的直径至少是磨粒流中磨粒直径的10倍。
本发明通过将超声波辅助换能器的轴线与底座上表面之间的倾斜角度设置为可调的，能够实现超声波能量的调节，而且也能够根据零件表面的不同位置的加工要求，对超声波换能器的方向进行改变，此外，通过在磨粒流加工室外壳上设置有空心的圆形凸起，并使球形压头可转动的设置在空心的圆形凸起内，可以提高调节的方便性，同时，本发明在圆形压头的表面上设置球形凸起，能够提高超声波换能器对磨粒流能量的利用率。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其包括底座、工件支座、磨粒流加工室、磨粒流流入口、磨粒流流出口、磨粒流加工室外壳和超声波辅助换能器，其特征在于，所述的工件支座设置在所述底座上，所述工件支座上固定有工件，所述工件处于所述磨粒流加工室内，所述磨粒流加工室的磨粒流加工室外壳的两端设置有磨粒流入口和磨粒流出口，所述磨粒流加工室外壳的靠近磨粒流流入口和磨粒流流出口的位置均设置有一个所述超声波辅助换能器，且所述超声波辅助换能器的轴线与所述底座上表面之间的倾斜角度可调；所述磨粒流流入口、磨粒流流出口上均设置有连接密封环，所述连接密封环上设置有快速接头；所述超声波辅助换能器包括球形压头、变幅杆、压电陶瓷元件、电极片、螺杆、螺母和角度调节杆，其中，所述球形压头与所述变幅杆的一端连接，所述变幅杆的另一端与所述压电陶瓷元件连接，所述压电陶瓷元件上设置有电极片，所述压电陶瓷元件上设置有将所述压电陶瓷元件压紧的螺杆，所述螺杆上设置有所述螺母，所述球形压头上设置有所述角度调节杆，所述磨粒流加工室外壳上设置有空心的圆形凸起，所述球形压头可转动的设置在所述空心的圆形凸起内，且所述磨粒流加工室外壳的空心的圆形凸起上设置有调节凹槽，所述角度调节杆可转动的设置在所述调节凹槽内，通过调节角度调节杆在所述调节凹槽的角度，可以实现超声波辅助换能器的球形压头的倾斜角度的调节。
2.根据权利要求1所述的一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于，所述超声波辅助换能器为对称设置的两个。
3.根据权利要求1所述的一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于，两个所述超声波辅助换能器的轴线的夹角为45°。
4.根据权利要求1所述的一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于，所述工件采用负压吸附的方式固定在工件支座上。
5.根据权利要求1所述的一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于，所述超声波辅助换能器的振动频率至少为25Khz，功率至少为150W。
6.根据权利要求1所述的一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于，所述超声波辅助换能器与所述磨粒流加工室外壳之间设置有橡胶减震垫。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种强度可调的超声波辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于，所述超声波辅助换能器的圆形压头的表面上设置有球形凸起，所述球形凸起的直径至少是磨粒流中磨粒直径的10倍。
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