CN107442387A - 一种旋转超声换能器套筒双法兰支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转超声主轴超声换能器套筒双法兰支撑装置，本发明将主轴里锥面与主轴分开，改为设置在套筒上，可以解决主轴的里锥面因为较深而难以加工问题。套筒的锥面加工方便，可以加工出要求的锥面。装配时，便于两组锥面同时紧密配合。通过磨配套筒长度，使两组锥面同时紧密配合。

Description

一种旋转超声换能器套筒双法兰支撑装置
技术领域
本发明涉及一种旋转超声主轴超声换能器套筒双法兰支撑装置，属于机械制造领域。
背景技术
近年来，随着对超声加工研究的深入，其加工优势也逐步体现出来。旋转超声磨削是将传统研磨和超声加工结合起来的复合加工技术。如图1所示，在工具以一定的振幅做轴向超声振动外，同时还相对于工件做高速的旋转运动。使用旋转超声磨削技术可以提高硬脆材料的加工质量和加工效率。经过大量的研究表明，旋转超声磨削相比传统研磨能大大的降低磨削力，减少热量产生，降低能耗，提高砂轮寿命，提高工件表面加工质量，提高加工效率。
超声换能器是超声加工的核心部件，它提供高频轴向振动；主轴提供高速旋转运动。根据超声传播理论，可得超声换能器各质点纵振示意图。如图2所示，超声换能器上各横截面上所有质点都做纵向振动，其振幅大小为振幅曲线上的值。由图可知，在超声换能器节面上的振幅为零，即节面上不震动。根据此特性，可在超声换能器节面上设计法兰，用以固定在主轴上。根据需要可以在超声换能器上设计多个节面，因此也可以在各个节面上设计多个法兰。目前采用的安装方式有单法兰和双法兰。如图3所示，超声换能器4通过一个法兰(401)安装在主轴上，尾部悬空。如图4所示，超声换能器通过两个法兰安装在主轴上。其特征在于，在主轴的空腔内壁上，做成一里一外两个锥面，两个锥面的锥度相同且同轴。由于里锥面处于主轴较深的内部，并且要求精度很高，因此加工困难。超声换能器上两个锥面同时压紧于主轴上两个锥面，是过定位，装配起来较为困难。主轴上(超声换能器上也是如此)的两个锥面之间的距离不可调节，不利于控制两组锥面配合紧密程度，即难以使两组锥面同时紧密配合。
由此可见，现有技术中存在如下缺点：
1、在主轴的空腔内壁上，做成一里一外两个锥面，里锥面加工困难，里锥面处于主轴较深的内部，并且要求精度很高，当磨削时，磨棒较长，导致磨棒刚性很差，加工精度低；
2、超声换能器上两个锥面同时压紧于主轴上两个锥面，是过定位，装配起来较为困难在主轴的空腔内壁上，做成一里一外两个锥面，主轴上的两个锥面之间的距离不可调节，不利于控制两组锥面配合紧密程度，即难以使两组锥面同时紧密配合。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种旋转超声主轴超声换能器套筒双法兰支撑装置，本发明增加一个带锥面的套筒，解决主轴内部锥面难加工问题。通过磨配套筒长度，使两组锥面同时紧密配合。
本发明的一个方面，提供一种旋转超声主轴超声换能器套筒双法兰支撑装置，主要包括超声换能器(4)，由前盖板变幅杆(401)、压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)、后盖板(406)组成；压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)位于前盖板变幅杆(401)与后盖板(406)之间，其二者通过螺纹连接；前盖板变幅杆(401)中的法兰(402)外圆柱面做成锥面，该锥面与主轴上对应的锥面配合，并用螺纹端盖(3)压紧于主轴上；法兰2(404)外圆柱面做成锥面，该锥面与套筒(6)上对应的锥面配合；套筒(6)与主轴(5)过盈配合，且套筒(6)右端面与主轴内腔端面紧密贴合；套筒(6)内面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(404)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合；套筒(6)与主轴(5)过盈配合，过盈量为10um；装配时，将套筒(6)冷却到-20℃，然后压入主轴内；根据实际情况设计并磨配套筒(6)的长度，使得两组配合的锥面同时压紧的情况下，套筒(6)右端面与主轴内腔端面紧密贴合。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、在两个法兰的支撑下，超声换能器随主轴稳定高速旋转(10000rpm)；
2、将主轴里锥面与主轴分开，改为设置在套筒上，可以解决主轴的里锥面因为较深而难以加工的问题；
3、装配时，便于两组锥面同时紧密配合。
附图说明
图1是旋转超声加工原理图；
图2是超声换能器纵振示意图；
图3是超声换能器单法兰安装方式图；
图4为旋转超声换能器一体式双法兰支撑装置图；
图5为旋转超声换能器套筒双法兰支撑装置图。
图中： 1.工具头 2.ER螺母 3.螺纹端盖 4.超声换能器
5.主轴 6.套筒 401.前盖板变幅杆 402.法兰1 403.压电陶瓷片
404.法兰2 405.电极片 406.后盖板
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明为一种旋转超声换能器套筒双法兰支撑装置。属于高速旋转超声磨削主轴的一部分。在两个法兰的支撑下，超声换能器随主轴稳定高速旋转(10000rpm)。
图5中所示的超声换能器(4)由前盖板变幅杆(401)、压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)、后盖板(406)组成。压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)位于前盖板变幅杆(401)与后盖板(406)之间。其二者通过螺纹连接。前盖板变幅杆(401)中的法兰(402)外圆柱面做成锥面。该锥面与主轴上对应的锥面配合。并用螺纹端盖(3)压紧于主轴上。法兰2(404)外圆柱面做成锥面。该锥面与套筒(6)上对应的锥面配合。套筒(6)与主轴(5)过盈配合，且套筒(6)右端面与主轴内腔端面紧密贴合。所述旋转超声换能器套筒双法兰支撑装置，套筒(6)内面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(404)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合。套筒(6)与主轴(5)过盈配合，过盈量为10um。装配时，将套筒(6)冷却到-200C，然后压入主轴内。根据实际情况设计并磨配套筒(6)的长度，使得两组配合的锥面同时压紧的情况下，套筒(6)右端面与主轴内腔端面紧密贴合。
本发明将主轴里锥面与主轴分开，改为设置在套筒上，可以解决主轴的里锥面因为较深而难以加工问题。套筒的锥面加工方便，可以加工出要求的锥面。装配时，便于两组锥面同时紧密配合。通过磨配套筒长度，使两组锥面同时紧密配合。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种旋转超声主轴超声换能器套筒双法兰支撑装置，主要包括超声换能器(4)，由前盖板变幅杆(401)、压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)、后盖板(406)组成；压电陶瓷片(403)、法兰2(404)、电极片(405)位于前盖板变幅杆(401)与后盖板(406)之间，其二者通过螺纹连接；前盖板变幅杆(401)中的法兰(402)外圆柱面做成锥面，该锥面与主轴上对应的锥面配合，并用螺纹端盖(3)压紧于主轴上；法兰2(404)外圆柱面做成锥面，该锥面与套筒(6)上对应的锥面配合；套筒(6)与主轴(5)过盈配合，且套筒(6)右端面与主轴内腔端面紧密贴合；其特征在于，套筒(6)内面上加工出一个锥面，该锥面与法兰(404)上面的锥面大小、锥度相同，二者相互配合；套筒(6)与主轴(5)过盈配合，过盈量为10um；装配时，将套筒(6)冷却到-20℃，然后压入主轴内；根据实际情况设计并磨配套筒(6)的长度，使得两组配合的锥面同时压紧的情况下，套筒(6)右端面与主轴内腔端面紧密贴合。
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