[實(shí)用新型]一種用于磨削硬脆材料二維超聲振動(dòng)砂帶磨削裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720505055.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206998465U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉強(qiáng);李玉強(qiáng);王翠;孫宇;潘勝利
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B24B1/04
• 分類(lèi)號(hào): B24B1/04;B24B21/00;B24B21/22
• 代理公司: 北京潤(rùn)川律師事務(wù)所11643
• 代理人: 張超

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型專(zhuān)利屬于硬脆材料精密超精密加工領(lǐng)域，具體涉及一種用于磨削脆性材料二維超聲振動(dòng)砂帶磨削裝置。

背景技術(shù)

硬脆材料的精密超精密加工是現(xiàn)代制造加工領(lǐng)域的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。例如金剛石、玻璃、陶瓷等硬脆材料通常具有高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度、膨脹系數(shù)低、抗腐蝕性及耐磨性能強(qiáng)、好的絕緣性等特性。脆性材料作為當(dāng)前尖端科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用最為活躍的材料之一，其材料脆性大，材料的彈性極限與強(qiáng)度極限非常接近的特點(diǎn)，當(dāng)加工材料時(shí)，材料所承受的載荷略微超過(guò)彈性極限就會(huì)導(dǎo)致材料脆性去除，加工后的表面存在裂紋。因此，對(duì)脆性材料研究一種精密、高效、低成本的加工工藝技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)防科技、航空航天、電子信息等領(lǐng)域急需研究的重要課題。

為解決硬脆材料的加工問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多硬脆材料無(wú)損加工技術(shù)，如：超精密磨削技術(shù)、延性域磨削等。但這些技術(shù)主要應(yīng)用砂輪作為磨削工具，對(duì)待加工工件進(jìn)行磨削。為了進(jìn)一步提高加工效率，降低加工成本，國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)超聲波加工與傳統(tǒng)砂輪磨削技術(shù)結(jié)合有降低工件表面粗糙度、降低磨削力、增大磨削厚度、降低磨削溫度等優(yōu)點(diǎn)，并且研究表明相對(duì)于一維超聲輔助磨削易受工藝參數(shù)影響，二維超聲振動(dòng)輔助磨削更具有獨(dú)特的加工特點(diǎn)。但是砂輪磨削砂輪磨粒易堵塞，需要經(jīng)常修整，與之對(duì)應(yīng)的砂帶磨削，其具有材料去除率比砂輪磨削的材料去除率要大的優(yōu)點(diǎn)，而且在砂輪表面的磨粒分布是隨機(jī)的，高低不平，而砂帶表面磨粒分布比較均勻，定向排列，因此砂帶磨削切削性能要好；砂帶磨削又有“冷態(tài)”磨削之稱(chēng)，加工過(guò)程中不易燒傷工件表面，則表面質(zhì)量好等。現(xiàn)有的二維超聲振動(dòng)磨削裝置大多為砂輪磨削裝置，該類(lèi)裝置施加的二維超聲振動(dòng)易產(chǎn)生相互干涉，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到理想效果。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服以上缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠的適用于硬脆材料超精密加工的二維超聲振動(dòng)砂帶磨削裝置。

為達(dá)到上述目的，技術(shù)方案如下：

一種用于磨削硬脆材料二維超聲振動(dòng)砂帶磨削裝置，包括：二維超聲振動(dòng)部分、砂帶傳動(dòng)部分、基板、移動(dòng)平臺(tái)和工作臺(tái)。二維超聲振動(dòng)部分固接在基板和移動(dòng)平臺(tái)上，砂帶傳動(dòng)部分固接在基板上，基板和移動(dòng)平臺(tái)固接在工作臺(tái)上。二維超聲振動(dòng)部分包括縱向超聲振動(dòng)系統(tǒng)和橫向超聲振動(dòng)系統(tǒng)，其中，縱向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括：第一超聲波發(fā)生器、縱向壓電換能器、縱向變幅桿、工具頭、底座一，縱向變幅桿大端與縱向壓電換能器固接，縱向壓電換能器與第一超聲波發(fā)生器連接，縱向變幅桿小端固接工具頭，縱向變幅桿上的法蘭固接在底座一上；橫向超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括：第二超聲波發(fā)生器、橫向壓電換能器、橫向變幅桿、托板、底座二，橫向變幅桿大端與橫向壓電換能器固接，橫向壓電換能器與第二超聲波發(fā)生器連接，橫向變幅桿小端固接托板，橫向變幅桿上的法蘭固接在底座二上。砂帶傳動(dòng)部分包括：收帶輪、放帶輪、電機(jī)、柔性開(kāi)式砂帶，砂帶張緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向輪、軸承座，其中，收帶輪安裝在階梯軸上，階梯軸安裝在軸承座一上，該階梯軸通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)一連接，并且軸承座一、電機(jī)一固接在基板二上；放帶輪安裝在階梯軸上，階梯軸安裝在軸承座二上，該階梯軸通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)二連接，并且軸承座二、電機(jī)二固接在基板二上；兩個(gè)導(dǎo)向輪通過(guò)“L”型板固接在基板一上；砂帶張緊機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓連接在基板二上；基板二與基板一固接；柔性開(kāi)式砂帶一端纏繞在放帶輪上，然后另一端經(jīng)由砂帶張緊機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)輪、工具頭和導(dǎo)向輪纏繞在收帶輪上。

本實(shí)用新型將超聲振動(dòng)系統(tǒng)與砂帶磨削結(jié)合形成二維超聲振動(dòng)砂帶磨削裝置。在橫向超聲振動(dòng)系統(tǒng)中，橫向變幅桿與橫向換能器將第二超聲波發(fā)生器傳輸?shù)母哳l電震蕩轉(zhuǎn)換為一定振幅高頻機(jī)械振蕩，然后作用在托板上，從而使安裝在托板上的工件產(chǎn)生橫向高頻振動(dòng)。在縱向超聲振動(dòng)系統(tǒng)中，縱向變幅桿與縱向換能器將第一超聲波發(fā)生器傳輸?shù)母哳l電震蕩轉(zhuǎn)換為一定振幅高頻機(jī)械振蕩，然后作用在工具頭上，從而使套在工具頭上的柔性開(kāi)式砂帶產(chǎn)生縱向高頻振動(dòng)，作用在工件上。兩個(gè)超聲高頻震蕩的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡可在磨削進(jìn)給方向上合成為一個(gè)二維橢圓振動(dòng)。同時(shí)，電機(jī)接通外部電源，收帶輪收帶，放帶輪放帶，實(shí)現(xiàn)柔性砂帶的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)給。因此能夠在工件表面合成一個(gè)螺旋式的加工軌跡，減小了柔性開(kāi)式砂帶磨損，降低了磨削力，增大磨削了厚度，降低磨削溫度，而且該二維超聲振動(dòng)砂帶磨削裝置與傳統(tǒng)超聲砂輪磨削相比，改善了砂輪磨削中砂輪磨粒易堵塞的缺點(diǎn)，還不易灼傷工件，大大減小了在二維方向上施加的超聲振動(dòng)的相互干涉，充分發(fā)揮二維超聲振動(dòng)效果，從而實(shí)現(xiàn)硬脆材料的二維超聲振動(dòng)砂帶磨削，并且砂帶價(jià)格低，能有效降低成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的整體裝配圖。