[發明專利]一種超聲振動平臺

有效

• 申請號: 201410039067.6
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103769958B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 李輝;張建華;曹志民;張小俊;魏智
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 胡彬

技術領域

本發明涉及特種加工技術領域，更具體的涉及一種超聲振動平臺。

背景技術

特種加工是指不屬于傳統加工工藝范疇的加工方法，他不同于使用道具、磨具等直接利用機械能切除多余材料的傳統加工方法，泛指使用電能、熱能、光能、化學能、電化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法，從而實現材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。特種加工是近幾十年來發展起來的新工藝，是對傳統加工工藝方法的重要補充與發展，目前仍在繼續研究與發展中。

隨著科技與生產的發展，脆硬材料(如釹鐵硼永磁材料、工程陶瓷、光學玻璃等)在航空航天、國防工業、現代醫學及生物工程技術等領域中的應用日趨廣泛。由于脆硬材料的脆性較大，加工時在磨粒作用下易發生斷裂，因此其加工機理比金屬材料加工更為復雜。近幾十年來，眾多學者對脆性材料去除機理進行了研究結果表明，超聲振動塑性磨削與普通塑性磨削材料去除機理不同，超聲振動塑性磨削除了使材料剪切破壞外，還使材料在高頻振動下發生疲勞破壞，加速材料的去除，故比普通磨削效率更高。

實現超聲振動塑性磨削的條件不僅與磨削深度有關，還與振幅和頻率有關，超聲磨削加工能夠綜合超聲波加工和高速磨削加工的特點，有效改善工件的表面質量。超聲磨削加工是近幾十年來逐步發展和應用的一種新型加工方法，不僅能加工硬質合金、淬火鋼等硬脆金屬材料，而且更適合于半導體和不導電的非金屬硬脆性材料的精密加工和成型加工。在脆硬材料的精密加工中，超聲磨削加工具有普通加工方法無法比擬的工藝效果。

盡管國內外多家研究機構都進行了相關方面的實驗探究工作，但是，目前適用于此項加工技術的超聲輔助振動平臺設計理論及方案還都不夠成熟?，F有技術中適用于超聲輔助微細加工的振動平臺多數都采用以下兩種設計方案：

1）一維超聲輔助微細加工平臺，此類超聲微細加工平臺多以傳統變幅桿式超聲發生器作為驅動裝置，變幅桿式超聲振動發生器不能夠對所加超聲信號的頻率和振幅進行可調操作，采用向工件上施加超聲的形式進行超聲輔助微細加工；

2）二維超聲輔助微細加工平臺，通過調節兩個驅動部件所加超聲信號的參數來實現對工件的“二維直角坐標系”的平面加工；該加工平臺具有平臺結構簡單，實驗操作簡便易行，能夠達到實驗要求，并且實驗效果顯著改善；但該平臺設備功能相對較少，只能進行特定工件的微細實驗加工，多作為常規精加工機床的附件使用，精密加工工況條件難以實現。所以，此類設備多數作為超聲輔助微細加工進一步實驗研究之用。

綜上所述，盡管國內外學者已經在超聲振動磨削及其相近領域取得了一些研究成果，但由于超聲輔助微細加工技術較為復雜，仍存在一些關鍵問題尚未解決，如高穩定性，高精度，極具實用性的振動平臺的設計問題。目前，該技術領域急需一種適用范圍廣、性能穩定、操作簡便而且加工精度高的二維超聲振動平臺。

發明內容

本發明的一個目的在于提出一種由單一驅動源驅動，工件的定位方向與超聲振動方向成一定角度，并能夠對角度進行調整的超聲振動平臺。

本發明的另一個目的在于提出一種設置有可拆卸的水槽，能夠根據實際需求對工件進行干磨削或濕磨削的超聲震動平臺。

為達此目的本發明采用以下技術方案：

一種超聲振動平臺，包括承載板，所述承載板上設置有振動平臺基體，所述振動平臺基體的內部設置有振動板，所述振動板的一側連接有發出振動的超聲驅動裝置，所述振動板的上表面設置有用于安裝夾具的安裝孔點陣，將固定有工件的所述夾具安裝于預設定的所述安裝孔點陣上以使得工件定位方向與超聲振動方向成預設定角度。

進一步的，所述振動板上的另一側通過彈簧片以高副的形式連接有微調裝置。

進一步的，所述承載板的上表面安裝有用于檢測所述振動平臺基體受力情況的實時檢測裝置；所述振動平臺基體固定安裝于所述實時檢測裝置的上方，并與所述實時檢測裝置相接觸。

優選的，所述超聲振動平臺基體包括底板、左側板、右側板、前側板和后側板；所述底板上設置有凹槽，所述左側板、右側板、前側板、后側板上設置有與所述凹槽相適配的凸板，所述左側板、右側板、前側板、后側板通過所述凹槽和凸板設置于所述底板上；所述左側板、右側板、前側板和后側板之間通過螺釘或螺栓進行固定。

進一步的，所述底板的上表面設置有用于固定和支承所述振動板的直線滾動單元，所述直線滾動單元對所述振動板進行導向。

進一步的，所述振動板的上表面可拆卸設置有水槽，所述水槽沿所述振動板的邊沿設置。