CN207915124U - 超声波磨制装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种超声波磨制装置及系统，属于机械加工领域。超声波磨制装置，包括：基座、被构造来通过液体介质传导超声波的扩展槽。扩展槽具有容纳腔，工件槽以可移除的方式结合在容纳腔内。工件槽具有被构造来容纳待加工件和研磨料的研磨腔。超声系统包括超声波发生器、与超声波发生器匹配连接的变幅杆，变幅杆正对应于研磨腔。本实用新型提供的超声波磨制装置能够实现较好的磨制效果，尤其是对于具有复杂外形的工件。

Description

超声波磨制装置及系统

技术领域

本实用新型涉及机械加工领域，具体而言，涉及一种超声波磨制装置及系统。

背景技术

随着人们对美学效果的不断追求，越来越多的制品采用复杂的自由曲面造型，且型面精度要求越来越高。但是，由于高档次高精度设备如高速铣等成本高、投入大而难以大量普及。另外，零件型面机加工结束后，留给最后手工研磨抛光的工作量非常大，这导致了制品生产周期长，生产效率低，型面精度更得不到可靠保证。

对于汽车零件如覆盖件、车灯等自由曲面型面，这方面的矛盾尤为突出。如何提高自由曲面加工精度，降低手工打光工作量是国内外机械行业尤其是模具行业期盼解决的问题。

对模具自由曲面的自动研磨加工一直是国际上工业发达国家致力研究的课题，美国、德国、法国、日本早在上世纪80年代就投入了大量人力、物力和财力进行模具自由曲面自动化研磨系统的研究，并相继开发出了模具自动研磨专用机床。

对于手工或机械加工完成的产品而言，抛光是加工工艺最后一道工序，也是很重要的一道工序。而现在的抛光设备多数是一种通用型的抛光设备。对于表面凹凸不平的物体，并没有专门的抛光设备，而需要采用人工抛光。人工抛光工艺繁琐，劳动强度大，工作环境恶劣。同时手工抛光后表面质量不均匀，加工效率低。

纵观历史，研磨(抛光)工艺方法也从机械研磨发展到电化学研磨、激光研磨、超声波振动研磨、磁粒研磨等多种特种研磨，并从手工研磨向数控研磨、机器人研磨发展。

磁力研磨加工属于一种新型研磨方法，与传统的研磨方法不同的是磁力研磨采用的研磨工具是松散的磁性磨料，磁性磨料具有很大的灵活性，可以随着工件表面形状的变化而变化，能够适应各种不同表面。然而，其缺点是对于非磁性材料的加工效率比较低。

实用新型内容

基于现有技术的不足，本实用新型提供了一种超声波磨制装置及系统，以部分或全部地改善、甚至解决现有技术中的问题。

本实用新型是这样实现的：

在本实用新型的第一方面，提供了一种超声波磨制装置。

超声波磨制装置包括：

基座，基座被构造来提供支撑作用力；

被构造来通过液体介质传导超声波的扩展槽，扩展槽固定设置于基座，扩展槽具有容纳腔，液体介质存于容纳腔内；

工件槽，工件槽以可移除的方式结合在容纳腔内，工件槽具有被构造来容纳待加工件和研磨料的研磨腔，研磨腔内设置有升降机构，升降机构被构造来能够使处于研磨腔内的待加工件被举升而脱离研磨腔；

超声系统，超声系统包括超声波发生器、与超声波发生器匹配连接的变幅杆，变幅杆正对应于研磨腔。

在其他的一个或多个示例中，扩展槽具有密封盖，密封盖可拆卸地结合于扩展槽。

在其他的一个或多个示例中，密封盖是塑料材质的。

在其他的一个或多个示例中，超声波发生器产生的超声波频率在18KHz以上。

在其他的一个或多个示例中，超声波磨制装置还具有磨料输送管，磨料输送管设置有流量开关，磨料输送管朝向研磨腔。

在其他的一个或多个示例中，研磨腔内设置有筛网。

在其他的一个或多个示例中，筛网受升降机构驱动而进行升降运动。

在其他的一个或多个示例中，研磨腔内还设置有由电机驱动的搅拌器。

在其他的一个或多个示例中，搅拌器是由立柱、呈螺旋形布置的方式连接于立柱的多个螺旋叶片。

在本实用新型的第二方面，提供了一种超声波磨制系统。

超声波磨制系统包括超声波磨制装置、干燥器。干燥器具有壳体、设置于壳体内的加热电阻丝、风扇叶片。壳体还连接导风管，导风管的出风口结合在研磨腔内。

有益效果：

本实用新型实施例提供的超声波磨制装置可以对工件进行超声波辅助研磨，从而可以起到抛光作用，对于表面由毛刺、锐利棱角的物体具有好的磨制效果。待加工工件处于设置有能够容纳液体介质的容纳腔内，从而可以使其各个部位均接触超声波作用，进而与研磨料之间的相互作用更加充分和全面，使一次操作即可取得理想的研磨作用。由于液体介质具有的流动性，其可以在各种异形结构表面存在，从而起到超声波的充分传导。液体介质还在一定程度起到了降低研磨过程中的温升效果，达到了理想的降温作用。另一方面而言，本实用新型提供的超声波磨制装置还具有结构紧凑、使用方便，稳定性好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的超声波磨制装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例中的控制器与超声波发生器以及电磁阀开关的连接原理框图；

图3为本实用新型实施例提供的超声波磨制装置中升降装置的第一工作状态的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的超声波磨制装置中升降装置的第二工作状态的结构示意图。

图标：100-超声波磨制装置；1-扩展槽；3-基座；2-超声系统；6-密封盖；101-控制器；103-超声波发生器；102-电磁阀开关；200-升降机构；201-升降杆；202-筛网；203-工件槽；204-研磨腔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，在不矛盾或冲突的情况下，本实用新型的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本实用新型中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本实用新型公开的内容自制。在本实用新型中，为了突出本实用新型的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

在进行机械加工作业时，常常会设计到抛光工艺。现有技术中，多采用振动研磨机进行研磨处理。

常见的振动研磨机结构及工作原理如下：

振动研磨机具有振动盘，在振动盘中安装有振动马达。振动盘通过振动弹簧与底座连接。

启动振动研磨机时，振动马达产生强大的激振力，通过振动弹簧带动振动盘中的研磨混合物(即研磨材料、研磨加工零件、研磨助剂等混合物)产生在三维空间内的三个方向的运动，即上下振动、由里向外的翻转、螺旋形的顺时针旋转，以实现对加工物料的研磨、抛光。

但是，现有的振动研磨机经过长时间的使用，大部分的振动研磨机都表现出了以下一些问题。例如，振动电机工作效率不高，物料的翻滚不够，研磨、抛光时间长等问题。而以上的问题又导致了产品的生产时间延长并增加了生产成本。此外，由于显而易见的原因，在研磨过程中会产生热量，需要洒水冷却，现有的洒水管仅是直接将水引到研磨盘中，往往是长时间洒水，水资源浪费。

有鉴于此，在本实用新型中，提出了一种有别于现有机械振动式研磨的设备，其采用超声波辅助研磨。

本实用新型提出的超声波磨制的磨制原理如下：

超声波产生的超声能量作用于液体里，会撕裂成很小的空穴(即内部是真空的)这些空穴在破裂的时候会产生高达几百个大气压的瞬间压力，而这种现象既称为空化现象。

利用超声波“空化现象”产生的几百个大气压的瞬间冲击力使研磨粉在含水的切削液中高速运动，从而让研磨粉把附着在工件上的毛刺清除掉的超声波研磨去毛刺装置。

同时，超声波直接作用于研磨粉可以使其急速运动，并进而与工件表面发生碰撞作用，起到研磨的效果。

以下将结合附图以及文字说明对，本实施例提出的超声波研磨装置进行更详细的阐述。

参阅图1至图4，本实施例提供了一种超声波磨制装置100。

超声波磨制装置100包括基座3、扩展槽1、工件槽以及超声系统2。其中，超声系统2为超声波磨制装置100的一个主要部件之一，其产生超声波，以作用于放置在工件槽内的待加工工件。

基座3被构造来提供支撑作用力。基座3形成了超声波磨制装置100的基础，用于为其他部件提供安装空间和实体的连接部位。此外，基座3还起到对其他的部件支撑作用。基座3可以根据超声波磨制装置100的具体使用场景，针对性地被设置为不同的形状和造型，以便放置。例如，作为一种可选的改进，基座3可以设置滚轮(如万向轮)，如此可使基座3获得额外的灵活性，能够被更方便地推移或搬动至适当的区域。

扩展槽1被构造来通过液体介质传导超声波。扩展槽1固定设置于基座3。例如可以通过焊接、栓接等方式进行连接。作为一种可选改进，扩展槽1能够被替换，以便根据工件的要求使用不同的扩展槽1。显然，由于扩展槽1被设置来用于盛装液体介质，因此，其材质受液体介质的限制而不能采用易受腐蚀的材料。

扩展槽1还具有容纳腔。容纳腔可以被设置为各种适当形状，以方便使用为宜，例如，长方体、立方体、椭圆形、球形等等。液体介质存于容纳腔内。液体介质可以是各种发明人已知的材料，如水。

改进例中，扩展槽1具有密封盖6。密封盖6能够封闭扩展槽1的容纳腔。在一定程度上，密封盖6起到防止液体介质洒漏，也避免外界对液体介质的污染。进一步地，密封盖6是以可拆卸地结合于扩展槽1的。作为一种实现方式，密封盖6扣接在扩展槽1。或者通过螺栓连接、卡扣连接。密封盖6可以采用塑料、树脂、橡胶等材料制作而成，可以根据实际的液体介质以及使用成本综合考量。

工件槽是用于盛装待加工件，并通过研磨粉通过超声波作用而进行研磨作业。工件槽以可移除的方式结合在容纳腔内，以便对其进行清洗，方便工件的安置。工件槽具有被构造来容纳待加工件和研磨料的研磨腔。研磨腔容积大于待加工件体积，且内壁光滑，以便工件能够在其中被搅动。

更好地，在研磨腔内设置有升降机构。升降机构被构造来能够使处于研磨腔内的待加工件被举升而脱离研磨腔。升降机构可以在研磨完毕后执行动作，以使待加工件被举升以便脱离研磨料，并在后续进行清洗。升降机构可以是液压装置。升降机构通过伸缩杆来驱动工件。

超声系统2包括超声波发生器103、与超声波发生器103匹配连接的变幅杆，变幅杆正对应于研磨腔。其中，超声波和变幅杆可以采用现有结构，并且基于本申请中的基座3、扩展槽1以及工件槽进行适应性的结构调整，以便适应使用。改进例中，超声波发生器103产生的超声波频率在22KHz以上。

为了在作业中添加研磨料，在本实用新型的其他示例中，超声波磨制装置100还具有磨料输送管。磨料输送管设置有流量开关，磨料输送管朝向研磨腔。研磨料可以实现被混入液体中，以便更易输送，并且也更易于通过流量开关控制其使用量。研磨料通常是采用粉末状物质，例如，金刚砂等。另外，为了避免研磨料对工件的损伤，研磨料可以采用硬度略低于工件的材料。

在研磨完成后，研磨料中混入过多的杂质，因此，在研磨腔内设置有筛网，以便进行过滤使用。筛网也可以通过升降杆驱动而进行运动，如从工件槽脱离。较佳地，筛网也是可以更换的，即其可拆卸连接。更佳地，筛网受升降机构驱动而进行升降运动，从而可以在研磨完成后，直接通过筛网的上升使杂质被分离。另外，筛网可以连接振动器，可以根据需要被启动而使筛网运动，以便在上升过程中将研磨料与杂质分离。

为了进一步提高研磨效果，作为改进，研磨腔内还设置有由电机驱动的搅拌器。搅拌器可以使工件和研磨料之间相互作用更加强烈，结合超声波作用可以更好地研磨而使工件被抛光。一种示例中，搅拌器是由立柱、呈螺旋形布置的方式连接于立柱的多个螺旋叶片。

基于以上的超声波磨制装置100，在本实施例中还提供了一种超声波磨制系统。

超声波磨制系统包括超声波磨制装置100、干燥器。干燥器能够在研磨作业完成并用水清洗后，再直接使用干燥器对超声波磨制装置100进行干燥。

干燥器具有壳体、设置于壳体内的加热电阻丝、风扇叶片，壳体还连接导风管，导风管的出风口结合在研磨腔内。电加热电阻丝在通电状态下产生大量的热量，并且通过风扇叶片使流动的空气受热，并进一步通过导风管被导入至工件槽内，对其进行干燥，便于下一批次抛光作业使用。

作为一种改善的方案，磨料输送管通过多头分支管与不同的磨料储存罐连接。多头分支管均设置有电磁阀开关102。超声波发生器103和前述的电磁阀开关102分别独立地与控制器101连接，并受控制器101控制。控制器101按照预设模式工作。一种示例中，预设模式可以是随着研磨作业的进行，被输送的磨料的粒径逐渐减小，同时超声波发生器103产生的超声波的频率逐渐增加，如此可以实现更精细化的研磨作业。控制器101可以是各种能够进行一定数据处理的电子器件。例如，中央处理器(CPU)、微控制单元(MCU)、可编辑逻辑控制器101(PLC)、可编程自动化控制器101(PAC)、工业控制计算机(IPC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)等等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波磨制装置，其特征在于，包括：

基座，所述基座被构造来提供支撑作用力；

被构造来通过液体介质传导超声波的扩展槽，所述扩展槽固定设置于所述基座，所述扩展槽具有容纳腔，所述液体介质存于所述容纳腔内；

工件槽，所述工件槽以可移除的方式结合在所述容纳腔内，所述工件槽具有被构造来容纳待加工件和研磨料的研磨腔，所述研磨腔内设置有升降机构，所述升降机构被构造来能够使处于所述研磨腔内的所述待加工件被举升而脱离所述研磨腔；

超声系统，所述超声系统包括超声波发生器、与所述超声波发生器匹配连接的变幅杆，所述变幅杆正对应于所述研磨腔。

2.根据权利要求1所述的超声波磨制装置，其特征在于，所述扩展槽具有密封盖，所述密封盖可拆卸地结合于所述扩展槽。

3.根据权利要求2所述的超声波磨制装置，其特征在于，所述密封盖是塑料材质的。

4.根据权利要求1所述的超声波磨制装置，其特征在于，所述超声波发生器产生的超声波频率在22KHz以上。

5.根据权利要求1所述的超声波磨制装置，其特征在于，所述超声波磨制装置还具有磨料输送管，所述磨料输送管设置有流量开关，所述磨料输送管朝向所述研磨腔。

6.根据权利要求1所述的超声波磨制装置，其特征在于，所述研磨腔内设置有筛网。

7.根据权利要求6所述的超声波磨制装置，其特征在于，所述筛网受所述升降机构驱动而进行升降运动。

8.根据权利要求1所述的超声波磨制装置，其特征在于，所述研磨腔内还设置有由电机驱动的搅拌器。

9.根据权利要求8所述的超声波磨制装置，其特征在于，所述搅拌器是由立柱、呈螺旋形布置的方式连接于所述立柱的多个螺旋叶片。

10.一种超声波磨制系统，其特征在于，包括如根据权利要求1～9中任一项所述的超声波磨制装置、干燥器，所述干燥器具有壳体、设置于所述壳体内的加热电阻丝、风扇叶片，所述壳体还连接导风管，导风管的出风口结合在所述研磨腔内。