[實(shí)用新型]一種單電信號激勵超聲橢圓振動無心磨削裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420763812.7
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN204321762U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙曦;殷振;汪幫富;曹自洋;宋娟;李艷;吳永芝;羋天;吳程紅;許建逸
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)院
• 主分類號: B24B5/18
• 分類號: B24B5/18;B24B1/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種無心磨削裝置，尤其是涉及一種利用單電信號激勵產(chǎn)生超聲橢圓振動的結(jié)構(gòu)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)無心磨削加工導(dǎo)輪的無心磨削裝置。

背景技術(shù)

目前，如圖1所示，通常無心磨削在進(jìn)行外圓磨削時，工件放在主砂輪與導(dǎo)輪之間，由其下方的托板支承，并由導(dǎo)輪帶動旋轉(zhuǎn)。在傳統(tǒng)無心磨削技術(shù)中，為獲得理想的形狀公差、表面精度和較高的加工效率，無心磨床必須具備高剛性、相對較大的砂輪及導(dǎo)輪，并要對導(dǎo)輪的運(yùn)動進(jìn)行精確控制。工件加工精度依賴于導(dǎo)輪的圓度及其旋轉(zhuǎn)精度，高精度的修整技術(shù)及高旋轉(zhuǎn)精度的主軸對于導(dǎo)輪來說必不可少，因此在無心磨床上需要安裝附加的旋轉(zhuǎn)控制部件及修整裝置等。由于結(jié)構(gòu)的局限，傳統(tǒng)無心磨削設(shè)備不適合于直徑小于2mm的微細(xì)零件的加工。

為了解決傳統(tǒng)無心磨削設(shè)備存在的問題，公開號為CN103231287A的發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種無心磨削裝置及其應(yīng)用原理，其采用四塊壓電陶瓷分為兩組粘接在彈性金屬板上，以驅(qū)動彈性金屬板前端粘接的摩擦片進(jìn)行超聲橢圓，并代替?zhèn)鹘y(tǒng)無心磨削設(shè)備的導(dǎo)輪，該裝置方法能有效避免由導(dǎo)輪造成的圓度誤差及導(dǎo)輪主軸造成的旋轉(zhuǎn)誤差，有效提高工件旋轉(zhuǎn)精度，和保證磨削質(zhì)量，但是裝置中的橢圓振動需要采用兩組壓電陶瓷片來激發(fā)產(chǎn)生具有一定相位差的振動模態(tài)，還必須為每組壓電陶瓷片配備一路超聲驅(qū)動電源信號，且需要控制各路超聲驅(qū)動電源信號之間的相位差，超聲振動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大、控制難度高、生產(chǎn)成本高、不易實(shí)現(xiàn)微型化、工作性能不夠穩(wěn)定，這些問題制約了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用與推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種新型的單電信號激勵超聲橢圓振動無心磨削裝置，目的是為了克服現(xiàn)有超聲橢圓振動無心磨削裝置中存在的不足、簡化結(jié)構(gòu)、降低裝置成本、降低裝置控制難度、提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。

一種單電信號激勵超聲橢圓振動無心磨削裝置，包括主砂輪、用于支撐工件的托板、殼體單元、置于殼體單元內(nèi)的超聲振動換能器、橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器、設(shè)置在橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器前端的摩擦片、聯(lián)接在殼體單元下方的絲杠套、在絲杠套內(nèi)設(shè)置的滾珠絲杠、設(shè)置于絲杠套下方的直線導(dǎo)軌、與滾珠絲杠同軸聯(lián)接的驅(qū)動電機(jī)和設(shè)置于直線導(dǎo)軌下方的底座。所述的殼體單元包括前擋板、套筒和后擋板；所述的超聲振動換能器外輪廓為圓柱形，其包括螺栓及依次套設(shè)在螺栓上的后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板，前蓋板上設(shè)置有與殼體單元聯(lián)接用的法蘭盤，后蓋板和前蓋板通過螺栓將后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板聯(lián)接壓緊，構(gòu)成了超聲振動換能器的能量轉(zhuǎn)換部分，可將超聲電源輸出的超聲電信號轉(zhuǎn)換為超聲振動換能器的縱向超聲振動。所述超聲振動換能器的電極片通過電纜與超聲波電源相連接，所述的與滾珠絲杠同軸聯(lián)接的驅(qū)動電機(jī)為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，用來驅(qū)動聯(lián)接在絲杠套上方殼體單元內(nèi)的單電信號激勵超聲橢圓振動系統(tǒng)進(jìn)行左右移動。

所述的橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器設(shè)置在前蓋板的前端，橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器與前蓋板制作成一個整體，或者將橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器焊接設(shè)置在前蓋板的前端，或者將橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器通過螺釘聯(lián)接設(shè)置在前蓋板的前端，所述的橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器整體為圓柱形，上下兩側(cè)開設(shè)有三個錯位分布的矩形缺口；在橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器與超聲振動換能器前蓋板的聯(lián)接處設(shè)有過渡圓弧。

橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器設(shè)置在超聲振動換能器前端后構(gòu)成的組合件稱為單電信號激勵超聲橢圓振動換能器，在橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器上下兩側(cè)開設(shè)矩形缺口的目的是為了改變單電信號激勵超聲橢圓振動換能器的振動模態(tài)，使其縱向振動模態(tài)頻率和彎曲振動模態(tài)頻率接近或相等。

摩擦片通過焊接、聯(lián)接螺釘或壓板機(jī)構(gòu)聯(lián)接設(shè)置在橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器的前端；當(dāng)超聲振動能量從超聲振動換能器傳遞到橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端后，轉(zhuǎn)換為具有一定相位差的縱向振動和彎曲振動復(fù)合的縱彎復(fù)合超聲橢圓振動，即轉(zhuǎn)換為橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端的縱彎復(fù)合超聲橢圓振動；并驅(qū)動摩擦片和橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端一起做超聲橢圓振動。

超聲振動換能器置于殼體單元內(nèi)，超聲振動換能器的法蘭盤設(shè)置于套筒的上凹止口內(nèi)，前擋板設(shè)置在法蘭盤的另一側(cè)，對整個超聲振動換能器起固定作用，后擋板設(shè)置在套筒沒有止口的另一端，防止灰塵、鐵屑等雜物進(jìn)入到殼體單元內(nèi)，影響超聲振動換能器工作性能；相比現(xiàn)有文獻(xiàn)介紹的超聲橢圓振動無心磨削裝置，該單電信號激勵超聲橢圓振動無心磨削裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易、成本低、結(jié)構(gòu)剛度大、控制驅(qū)動系統(tǒng)簡單和振動磨削性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

更進(jìn)一步，所述的超聲振動換能器只有一組縱向振動壓電陶瓷片。

更進(jìn)一步，所述的超聲振動換能器只需要一路超聲電信號激勵。