CN106493648A - 一种径向超声振动辅助杯形砂轮及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径向超声振动辅助杯形砂轮及其使用方法，该杯形砂轮包括环形的基盘，该基盘上周向均匀间隔地固接有若干超声振动单元；该超声振动单元包括内外布置且依次相连的超声换能器、超声变幅杆和振动磨块；该超声变幅杆沿基盘径向布置；该振动磨块呈圆弧形块状，若干超声振动单元的若干振动磨块相互拼接形成砂轮磨削部分；通过超声换能器推动超声变幅杆产生沿其轴向的超声振动并带动振动磨块相对基盘产生沿基盘径向的超声振动。本发明将超声振动辅助磨削加工技术与杯形砂轮端面磨削相结合，用于对硬脆材料超声振动辅助端面磨削加工，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。

Description

一种径向超声振动辅助杯形砂轮及其使用方法

技术领域

本发明属于机械精密加工技术领域，涉及一种砂轮，具体涉及一种径向超声振动辅助杯形砂轮及其使用方法。

背景技术

随着科学技术的发展，光学玻璃、人工晶体、工程陶瓷等硬脆性难加工材料得到了极为广泛的应用，经常被用来制作精密光学元件，其优越的物理、化学和机械性能，在航天、航空、汽车、冶金、机械加工等领域正得到越来越广泛的应用。但是由于这类材料具有极高的硬度和脆性，其加工十分困难。传统磨削加工方法的加工效率和加工精度低，工具磨损严重，加工成本高，限制了这些材料的进一步应用。因此，迫切需要开发出一种加工效率高、成本低的加工方法。

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，超声振动辅助磨削一种加工硬脆难加工材料的有效方法，与传统加工工艺相比，它可以提高加工效率、改善表面质量、降低加工成本。但目前还没有一种能够很好的结合超声辅助磨削的磨削工具。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种径向超声振动辅助杯形砂轮及其使用方法，将超声振动辅助磨削加工技术与杯形砂轮端面磨削相结合，用于对硬脆材料超声振动辅助端面磨削加工，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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种径向超声振动辅助杯形砂轮，包括环形的基盘，该基盘上周向均匀间隔地固接有若干超声振动单元；该超声振动单元包括内外布置且依次相连的超声换能器、超声变幅杆和振动磨块；该超声变幅杆沿基盘径向布置；该振动磨块呈圆弧形块状，若干超声振动单元的若干振动磨块相互拼接形成类圆环状的砂轮磨削部分；通过超声换能器推动超声变幅杆产生沿其轴向的超声振动并带动振动磨块相对基盘产生沿基盘径向的超声振动。

一实施例中：还包括密封盖，该密封盖固接在基盘的内圆开口处，所述超声换能器、超声变幅杆和至多部分振动磨块位于密封盖和基盘之间。

一实施例中：所述超声振动单元通过支撑座固接在基盘，该支撑座包括T型支架和法兰。

一实施例中：所述超声换能器包括两盖板和设于两盖板之间的若干电极铜片和若干压电振子，该若干电极铜片和若干压电振子交替叠压在一起。

一实施例中：所述振动磨块表面无磨粒。

一实施例中：所述振动磨块表面设有单层磨粒或多层磨粒。

一实施例中：所述磨粒为超硬磨粒或浮动磨粒。

一实施例中：所述超硬磨粒为金刚石磨粒或CBN(立方氮化硼)磨粒。

一实施例中：所述浮动磨粒为SiC磨粒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

上述径向超声振动辅助杯形砂轮的使用方法，包括：

1)将该径向超声振动辅助杯形砂轮装接在电机上，并通过导电滑环将超声电源与超声换能器相连；

2)通过电机带动该径向超声振动辅助杯形砂轮旋转，在超声电源作用下超声换能器推动超声变幅杆产生沿其轴向的超声振动并带动振动磨块相对基盘产生沿基盘径向的超声振动，从而使砂轮磨削部分对待加工产品进行磨削。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、根据所需杯形砂轮的具体尺寸、单个振动磨块的具体尺寸和磨削工作需要，可以适当调节超声振动单元的个数，满足不同磨削工作的需要

2、振动磨块表面可以无磨粒，适用于游离磨粒的超声辅助研磨和抛光。或者，振动磨块表面可以设置单层磨粒或多层磨粒，适用于各种磨削工艺和场合。

3、超声振动单元的超声振动的振幅和频率可以根据使用的需要合理调节。

4、本发明尤其适用于对硬脆材料超声振动辅助端面磨削加工，能够减小少零件加工损伤、提高加工效率和表面加工质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的径向超声振动辅助杯形砂轮整体外观示意图。

图2为本发明的径向超声振动辅助杯形砂轮立体分解示意图。

图3为本发明的超声振动单元立体分解示意图。

图4为本发明的超声换能器立体分解示意图。

图5为本发明的支撑座立体分解示意图。

附图标记：基盘10；

超声振动单元20；超声换能器21，内盖板211，外盖板212，电极铜片213，压电振子214；超声变幅杆22；振动磨块23；

支撑座30，T型支架31，法兰32；

密封盖40。

具体实施方式

下面通过实施例具体说明本发明的内容：

请查阅图1至图5，一种径向超声振动辅助杯形砂轮，包括：

基盘10，呈圆环形，其内圆和外圆为同心圆；该径向超声振动辅助杯形砂轮可通过基盘10内圆开口处的中心孔装接在电机主轴上；

若干超声振动单元20，各自通过一个支撑座30固接在基盘，该支撑座30包括T型支架31和法兰32，若干超声振动单元20在基盘10上周向均匀间隔布置，相邻的超声振动单元20之间形成一定的夹角；该超声振动单元20包括内外布置且依次相连的超声换能器21、超声变幅杆22和振动磨块23(此处将靠近基盘10环心的方向定义为“内”，相对的，远离环心的方向定义为“外”)；所述超声换能器21包括内盖板211、外盖板212以及设于内外两盖板之间的若干电极铜片213和若干压电振子214，该若干电极铜片213和若干压电振子214交替叠压在一起；所述超声变幅杆22的轴线沿基盘20径向布置，所述支撑座30设在超声变幅杆22的节点处；所述振动磨块23呈圆弧形块状，通过螺钉固接在超声变幅杆22，若干超声振动单元20的若干振动磨块23相互拼接形成杯形砂轮的类圆环状的磨削部分，振动磨块23的内壁面、外壁面和顶面均可用作磨削工作面；超声换能器21的压电振子214能推动超声变幅杆22，使超声变幅杆22产生一定频率和振幅的沿其轴向的超声振动，并带动振动磨块23产生相对基盘10且沿基盘10径向的超声振动。

密封盖40，通过螺钉固接在基盘10的内圆开口处，所述超声换能器21、超声变幅杆22位于密封盖40和基盘10之间，密封盖40用于遮挡超声换能器21和超声变幅杆22，振动磨块23的下半部分也可位于密封盖40与基盘10之间.这样，只有磨削部分暴露在外，保证杯形砂轮外观的整洁美观。

上述径向超声振动辅助杯形砂轮的使用方法如下：

1)将该径向超声振动辅助杯形砂轮通过基盘10的中心孔装接在电机主轴上，并通过导电滑环将超声电源与超声换能器21相连；

2)通过电机带动该径向超声振动辅助杯形砂轮旋转，同时在超声电源作用下，超声换能器21将电能转换为超声波，推动超声变幅杆22产生沿其轴向的超声振动，并带动振动磨块23产生沿基盘10径向的超声振动，这样，砂轮磨削部分即可对待加工产品产生超声辅助端面磨削加工，大大提高零件的加工效率和加工精度。

根据需要，所述振动磨块23表面可以无磨粒，适用于游离磨粒的超声辅助研磨和抛光。或者，振动磨块23的磨削工作面上可通过电镀、钎焊等方法设置单层磨粒，或通过烧结等方法在磨削工作面上设置多层磨粒，磨粒可以为超硬磨粒(如金刚石磨粒、CBN磨粒)或浮动磨粒(如SiC磨粒)等，适用于各种磨削工艺和场合。同时，根据所需杯形砂轮和基盘10的具体尺寸、单个振动磨块23的具体尺寸，可以适当调节超声振动单元20的个数，满足不同的磨削工作需要。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：包括环形的基盘，该基盘上周向均匀间隔地固接有若干超声振动单元；该超声振动单元包括内外布置且依次相连的超声换能器、超声变幅杆和振动磨块；该超声变幅杆沿基盘径向布置；该振动磨块呈圆弧形块状，若干超声振动单元的若干振动磨块相互拼接形成类圆环状的砂轮磨削部分；通过超声换能器推动超声变幅杆产生沿其轴向的超声振动并带动振动磨块相对基盘产生沿基盘径向的超声振动。

2.根据权利要求1所述的径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：还包括密封盖，该密封盖固接在基盘的内圆开口处，所述超声换能器、超声变幅杆和至多部分振动磨块位于密封盖和基盘之间。

3.根据权利要求1所述的径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：所述超声振动单元通过支撑座固接在基盘，该支撑座包括T型支架和法兰。

4.根据权利要求1所述的径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：所述超声换能器包括两盖板和设于两盖板之间的若干电极铜片和若干压电振子，该若干电极铜片和若干压电振子交替叠压在一起。

5.根据权利要求1所述的径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：所述振动磨块表面无磨粒。

6.根据权利要求1所述的径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：所述振动磨块表面设有单层磨粒或多层磨粒。

7.根据权利要求6所述的径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：所述磨粒为超硬磨粒或浮动磨粒。

8.根据权利要求7所述的径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：所述超硬磨粒为金刚石磨粒或CBN磨粒。

9.根据权利要求7所述的径向超声振动辅助杯形砂轮，其特征在于：所述浮动磨粒为SiC磨粒。

10.一种权利要求1至9中任一项所述的径向超声振动辅助杯形砂轮的使用方法，其特征在于：包括：

1)将该径向超声振动辅助杯形砂轮装接在电机上，并通过导电滑环将超声电源与超声换能器相连；

2)通过电机带动该径向超声振动辅助杯形砂轮旋转，在超声电源作用下超声换能器推动超声变幅杆产生沿其轴向的超声振动并带动振动磨块相对基盘产生沿基盘径向的超声振动，从而使砂轮磨削部分对待加工产品进行磨削。