CN210414007U - 一种内圆切片超声振动辅助加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种内圆切片超声振动辅助加工装置，主要由超声振动装置和支撑调整装置两部分组成，可使工件在切削进给方向上产生超声频振动并与内圆切片机床配合实现超声辅助内圆切片加工。在正常内圆切片加工过程中利用压电陶瓷的逆压电效应使工件产生超声频机械振动，工件的超声频振动改变了内圆刀片与工件在切削过程中的接触模式，工件与内圆刀片之间由连续接触变成了周期性间歇接触，降低了加工过程中刀具的切削力和切削热，减小刃口变形和切口缝隙。同时，工件对内圆刀片的锤击作用加速了切削进程，并使切片表面质量更加均匀，提高了切片加工效率和切片表面质量，降低后续加工难度。

Description

一种内圆切片超声振动辅助加工装置

技术领域

本实用新型属于特种加工以及精密切割领域，尤其涉及一种内圆切片超声振动辅助加工装置。

背景技术

内圆切片加工是以刀片内径电镀金刚石磨料作为切削刃，在机床主轴高速旋转带动下实现切片的一种加工方法。内圆切片方法具有切割精度高、晶向和厚度调整方便、多规格多品种、加工灵活等优点，在中、小尺寸脆硬材料切片加工中得到广泛的应用。然而传统的内圆切片加工技术并不完善，在切片过程中仍然存在刃口易变形、锯口材料浪费和薄切片加工崩刃等问题。目前，将超声振动应用到传统加工是一种改善加工工艺的重要手段。超声辅助加工通过对刀具(或工件) 沿一定方向施加可控超声频振动实现材料的去除，超声辅助加工具有切削力小、切削热低、精度高、加工稳定等工艺优势，与传统切削方法结合都表现出了明显的加工优势，超声辅助铣削、超声辅助车削和超声辅助钻削等加工方法的研究和应用已非常普遍。为了进一步提高内圆切片加工的切片质量和加工效率，克服传统内圆切片加工技术的缺点，本实用新型首次提出将超声振动引入内圆切片加工并根据内圆切片机床结构特点开发出一种内圆切片超声振动辅助加工装置，该装置可使工件在切削进给方向上产生超声频振动，内圆刀片切割超声频振动的工件从而实现超声辅助内圆切片加工，在减小刃口变形和切口缝隙的同时也大大提高了切片表面质量。

综上所述，需要一种内圆切片超声振动辅助加工装置，该装置可使工件在切削进给方向上产生超声频振动，内圆刀片切割超声频振动的工件实现超声辅助内圆切片加工。设计开发出一种内圆切片超声振动辅助加工装置，改善了材料切片加工工艺，尤其是在脆硬材料的切片加工方面取得重大进步，使内圆切片加工迎来重大技术突破。同时，超声振动辅助内圆切片加工对内圆切片加工工艺的改进和发展具有重要的指导意义与实用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种内圆切片超声振动辅助加工装置，该装置可使工件在切削进给方向上产生超声频振动并与内圆切片机床配合实现超声辅助内圆切片加工。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种内圆切片超声振动辅助加工装置，由超声振动装置和支撑调整装置组成。其中超声振动装置包括超声发生器、导线、半圆环形压电陶瓷环、铜电极片、绝缘套、前盖板、后盖板、预紧螺栓、异型圆锥变幅杆、木质衬垫等；支撑调整装置包括机床工作滑台、高强度连接螺栓、底座、锁紧螺母、移动滑框、固定螺栓、铁方架、上定位螺栓、下定位螺栓、U型支撑架、定位螺母等。

所述的底座有两个U型槽，用于通过高强度连接螺栓和机床工作滑台连接，底座上表面凸出的螺柱穿过U型支撑架底部的圆孔和锁紧螺母配合实现U型支撑架与底座的连接和固定。

所述的铁方架两侧有对称分布的螺纹通孔，固定螺栓穿过U型支撑架上方两侧的光孔后与螺纹通孔配合实现铁方架和U型支撑架的连接；左右两侧有对称分布共计四个U型槽，固定螺栓穿过U型槽后旋入移动滑框两侧的螺纹通孔实现铁方架和移动滑框的连接；铁方架上下各有一条带螺纹通孔的横框，上定位螺栓和下定位螺栓分别从上下旋进两个横框上同轴的螺纹通孔后再旋进后盖板圆柱面上振动驻点处的两个同轴螺纹盲孔实现铁方架和后盖板的连接。

所述的半圆环形压电陶瓷环，按照电极对称相反的顺序成对排列，并与铜电极片交替堆叠在后盖板和前盖板之间；半圆环形压电陶瓷环与铜电极片之间、半圆环形压电陶瓷环与前盖板之间和半圆环形压电陶瓷环与前盖板之间均通过环氧树脂胶水粘接在一起。

所述的前盖板尾部有螺纹盲孔，用以和穿过后盖板、绝缘套、铜电极片、半圆环形压电陶瓷环的高强度预紧螺栓配合对压电陶瓷施加初始预紧力；侧圆柱面在振动驻点处有两个同轴螺纹盲孔，分别与从上下拧进移动滑框两个横框螺纹通孔的上定位螺栓和下定位螺栓配合实现移动滑框和前盖板的连接；前端有螺纹盲孔，用以和异型圆锥变幅杆带有外螺纹的一端配合实现前盖板和异型圆锥变幅杆的连接。

所述的木质衬垫一侧是平面结构，通过环氧树脂胶水与异型圆锥变幅杆平坦端面胶粘连接；另一侧是匹配工件尺寸的曲面结构，用以通过502胶水粘贴固定工件。

本实用新型的优势在于：该装置可使工件在切削进给方向上产生超声频振动并与内圆切片机床配合实现超声辅助内圆切片加工。整个装置加工、装配、拆卸方便，并可通过U型槽、定位螺栓和定位螺母调节各部件至合适位置。整个弯曲振动超声装置根据内圆切片机床结构设计制造，与内圆切片机完美衔接。该弯曲振动超声装置还可以通过改变振动部件几何参数实现不同振动频率和振动幅值的超声振动，根据机床适用范围加工不同直径的工件，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图

图2为超声振动装置结构爆炸图

图3为支撑调整装置结构示意图

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明：

如图1所示，本实用新型为一种内圆切片超声振动辅助加工装置, 各部分依次为：内圆刀片(1)、下刀盘(2)、上刀盘(3)、张刀螺栓 (4)、工件(5)、木质衬垫(6)、固定螺栓(7)、铁方架(8)、U型支撑架(9)、高强度连接螺栓(10)、底座(11)、机床工作滑台(12)、锁紧螺母(13)、下定位螺栓(14)、定位螺母(15)、铜电极片(16)、导线(17)、超声发生器(18)、预紧螺栓(19)、后盖板(20)、半圆环形压电陶瓷环(21)、前盖板(22)、上定位螺栓(23)、移动滑框(24)、异型圆锥变幅杆(25)；其它诸如直流稳压电源、电源线、主轴、皮带等部件并未在图中表示。

本实用新型中的超声振动装置结构爆炸图如图2所示。两对半圆环形压电陶瓷环(21)按对称反向排列，通过环氧树脂胶水实现铜电极片(16)与半圆环形压电陶瓷环(21)、半圆环形压电陶瓷环(21) 与前盖板(22)之间的连接固定，后盖板(20)和前盖板(22)圆柱面上螺纹盲孔的轴线保持平行，同时与半圆环形压电陶瓷环(21)内侧平面平行；预紧螺栓(19)依次穿过后盖板(20)、绝缘套(26)、铜电极片(16)，旋进前盖板(22)尾部的内螺纹盲孔实现主要振动部件的预紧和连接；前盖板(22)前端和异型圆锥变幅杆(25)的后端通过螺纹连接在一起，使异型圆锥变幅杆(25)前端平面与前盖板 (22)圆柱面上螺纹孔的轴线平行；木质衬垫(6)平面与异型圆锥变幅杆(25)前端的平面通过胶水粘贴在一起。

本实用新型中的支撑调整装置结构示意图如图3所示。高强度连接螺栓(10)穿过底座(11)两侧的U型槽旋进机床工作滑台(12) 的螺纹盲孔实现底座(11)和机床工作滑台(12)的连接；底座(11) 带螺纹的圆柱穿过U型支撑架(9)底部的圆孔与锁紧螺母(13)配合实现U型支撑架(9)与底座(11)的连接；对称分布的共计十八个固定螺栓(7)穿过U型支撑架(9)两侧的通孔后旋入铁方架(8) 两侧的螺纹通孔将铁方架(8)和U型支撑架(9)连接在一起；同样对称分布共计八个固定螺栓(7)两两穿过铁方架(8)两侧的U型槽旋进移动滑框(24)两侧的螺纹通孔实现铁方架(8)和移动滑框(24) 的连接并固定移动滑框(24)位置；两个上定位螺栓(23)分别旋进铁方架(8)和移动滑框(24)上方横框的螺纹通孔，两个下定位螺栓(14)分别旋进铁方架(8)和移动滑框(24)下方横框的螺纹通孔，定位螺母(15)从内部空间拧进两个上定位螺栓(23)和两个下定位螺栓(14)用来增加系统稳定性。

以下结合附图1描述本实施例中弯曲振动超声装置具体工作过程：

超声发生器(18)接通直流电源产生高频交变电信号，通过导线 (17)将高频交变信号传递给半圆环形压电陶瓷环(21),压电陶瓷的逆压电效应使半圆环形压电陶瓷环(21)在厚度方向产生高频机械振动，因为半圆环形压电陶瓷环(21)按照电极对称反向的顺序排列，半圆环形压电陶瓷环(21)在预紧螺栓(19)预紧力的作用下带动前盖板(22)和后盖板(20)进行高频弯曲机械振动，异型圆锥变幅杆 (25)起到聚集振动机械能和放大高频振动幅值的作用，从而使木质衬垫(6)和工件(5)产生超声频振动。

内圆切片机驱动电机启动，机床主轴带动内圆刀片(1)以一定转速绕机床主轴旋转。机床工作滑台(12)沿内圆刀片(1)径向水平进给，支撑调整装置随机床工作滑台(12)移动带动作超声振动的工件(5)进给。工件(5)与内圆刀片(1)接触后开始切削，高频振动的工件(5)与内圆刀片(1)在加工过程中实现间歇性分离，降低了切削热和径向切削力，从而提高了切片效率和切片表面质量，实现超声辅助内圆切片加工。

Claims (4)

1.一种内圆切片超声振动辅助加工装置，其特征在于：由内圆刀片(1)、下刀盘(2)、上刀盘(3)、张刀螺栓(4)、工件(5)、木质衬垫(6)、固定螺栓(7)、铁方架(8)、U型支撑架(9)、高强度连接螺栓(10)、底座(11)、机床工作滑台(12)、锁紧螺母(13)、下定位螺栓(14)、定位螺母(15)、铜电极片(16)、导线(17)、超声发生器(18)、预紧螺栓(19)、后盖板(20)、半圆环形压电陶瓷环(21)、前盖板(22)、上定位螺栓(23)、移动滑框(24)、异型圆锥变幅杆(25)、绝缘套(26)组成。

2.根据权利要求1所述的一种内圆切片超声振动辅助加工装置，其特征在于：两对半圆环形压电陶瓷环(21)按对称反向排列，通过环氧树脂胶水实现铜电极片(16)与半圆环形压电陶瓷环(21)、半圆环形压电陶瓷环(21)与前盖板(22)之间的连接固定，后盖板(20)和前盖板(22)圆柱面上螺纹孔的轴线保持平行，同时与半圆环形压电陶瓷环(21)内侧平面平行；预紧螺栓(19)依次穿过后盖板(20)、绝缘套(26)、铜电极片(16)，旋进前盖板(22)尾部的内螺纹盲孔实现振动部件的预紧和连接；前盖板(22)前端和异型圆锥变幅杆(25)的后端通过螺纹连接在一起，使异型圆锥变幅杆(25)前端平面与前盖板(22)圆柱面上螺纹孔的轴线平行；木质衬垫(6)平面与异型圆锥变幅杆(25)前端的平面通过胶水粘贴在一起，超声振动装置组装完毕。

3.根据权利要求2所述的一种内圆切片超声振动辅助加工装置，其特征在于：超声发生器(18)接通直流电源产生高频交变电信号，通过导线(17)将高频交变信号传递给半圆环形压电陶瓷环(21),压电陶瓷的逆压电效应使半圆环形压电陶瓷环(21)在厚度方向产生高频机械振动，因为半圆环形压电陶瓷环(21)按照电极对称反向的顺序排列，半圆环形压电陶瓷环(21)在预紧螺栓(19)预紧力的作用下带动前盖板(22)和后盖板(20)进行高频弯曲机械振动，异型圆锥变幅杆(25)起到聚集振动机械能和放大高频振动幅值的作用，从而使木质衬垫(6)和工件(5)产生超声频振动，内圆切片机驱动电机启动，机床主轴带动内圆刀片(1)以一定转速绕机床主轴旋转，机床工作滑台(12)沿内圆刀片(1)径向水平进给，支撑调整装置随机床工作滑台(12)移动带动作超声振动的工件(5)进给，工件(5)与内圆刀片(1)接触后开始切削，高频振动的工件(5)与内圆刀片(1)在加工过程中实现间歇性分离，降低了切削热和径向切削力，从而提高了切片效率和切片表面质量，实现超声辅助内圆切片加工。

4.根据权利要求1所述的一种内圆切片超声振动辅助加工装置，其特征在于：高强度连接螺栓(10)穿过底座(11)两侧的U型槽旋进机床工作滑台(12)的螺纹盲孔实现底座(11)和机床工作滑台(12)的连接；底座(11)带螺纹的圆柱穿过U型支撑架(9)底部的圆孔与锁紧螺母(13)配合实现U型支撑架(9)与底座(11)的连接；对称分布的共计十八个固定螺栓(7)穿过U型支撑架(9)两侧的通孔旋入铁方架(8)两侧的螺纹通孔将铁方架(8)和U型支撑架(9)连接在一起；同样对称分布共计八个固定螺栓(7)两两穿过铁方架(8)两侧的U型槽旋进移动滑框(24)两侧的螺纹通孔实现铁方架(8)和移动滑框(24)的连接并固定移动滑框(24)位置；两个上定位螺栓(23)分别旋进铁方架(8)和移动滑框(24)上方横框的螺纹通孔，两个下定位螺栓(14)分别旋进铁方架(8)和移动滑框(24)下方横框的螺纹通孔，定位螺母(15)从内部空间拧进两个上定位螺栓(23)和两个下定位螺栓(14)用来增加系统稳定性，支撑调整装置组装完毕。

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