[發明專利]近場超聲空化復合流體剪切的微細齒輪光整加工裝置及加工方法

在審

• 申請號: 201910602790.3
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110315399A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 郭策;劉佳;楊勝強;李文輝;李秀紅;張棟梁;楊豐毓;姚炳廷
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04;B24B9/00;B24B57/02;B24B41/06
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種近場超聲空化復合流體剪切的微細齒輪光整加工裝置，其特征在于：包括近場超聲空化系統、流體剪切系統以及拋光液循環系統，近場超聲空化系統包括超聲波發生器（1）、壓電換能器（2）、變幅桿（3）、上托盤（5）、下托盤（7）和精密支架（4）；

所述超聲波發生器（1）與壓電換能器（2）通過導線連接，壓電換能器（2）與變幅桿（3）通過雙頭螺柱連接，變幅桿（3）上設置有用于與精密支架固定的法蘭盤，變幅桿（3）與上托盤（5）通過螺栓連接，上托盤（5）下方設置下托盤（7），下托盤（7）上設置有微細齒輪（6），微細齒輪（6）與夾具（8）通過螺栓連接；

流體剪切系統包括拋光池（9）、電動機（10）、帶傳動系統（11）、減速器（12）和螺旋槳（13），拋光池（9）中置有拋光液（16），拋光池（9）外壁固定有電動機（10）和減速器（12），減速器（12）與電動機（10）通過帶傳動系統（11）連接；螺旋槳（13）置于拋光池（9）底部，并且與減速器（12）通過聯軸器連接；

拋光液循環系統包括循環管路（15）和液壓泵（14），循環管路（15）包括上循環管路和下循環管路；上循環管路一端與拋光池（9）的左上端連接，另一端與液壓泵（15）上端連接；下循環管路的一端與液壓泵（14）下端連接，另一端與拋光池（9）的右下端連接。

2.根據權利要求1所述的近場超聲空化復合流體剪切的微細齒輪光整加工裝置，其特征在于：所述精密支架（4）包括水平移動構件（41）、豎直移動構件（42）和移動托盤（43），所述水平移動構件（41）一端開有用于固定變幅桿法蘭盤的孔，水平移動構件（41）的另一端與開有內直槽的豎直移動構件（42）通過螺栓連接；豎直移動構件（42）的末端與移動托盤（43）通過螺栓連接；所述的動托盤（43）用于支撐整個精密支架；豎直移動構件（42）開有豎直刻度表；所述的移動托盤（43）開有回轉角度盤。

3.根據權利要求2所述的近場超聲空化復合流體剪切的微細齒輪光整加工裝置，其特征在于：所述的夾具（8）固定于拋光池（16）側壁，并保持上托盤（5）與下托盤（7）之間相互平行。

4.根據權利要求3所述的近場超聲空化復合流體剪切的微細齒輪光整加工裝置，其特征在于：所述的壓電換能器（2）、變幅桿（3）、上托盤（5）、下托盤（7）和微細齒輪（6）保持同軸設置。

5.根據權利要求4所述的近場超聲空化復合流體剪切的微細齒輪光整加工裝置，其特征在于：所述的上托盤（5）與下托盤（7）之間的間距h滿足如下關系：

，

式中，n為偶數，λ為超聲波的波長。

6.根據權利要求5所述的近場超聲空化復合流體剪切的微細齒輪光整加工裝置，其特征在于：所述的拋光池（9）的中心軸線與微細齒輪（6）軸線保持平行。

7.一種如權利要求6所述的近場超聲空化復合流體剪切的微細齒輪光整加工裝置，其特征在于：包括以下步驟，

1) 將微細齒輪（6）的一端固定于近場超聲空化發生系統的下托盤（8）上，并且與夾具（9）通過螺栓連接；

2) 根據微細齒輪（6）材料，選擇對應的拋光液（16），加入到拋光池（9）中；

3) 調節精密支架（4），將近場超聲空化發生系統的上托盤（5）探入拋光池（9）中，并且與下托盤（7）保持軸線對稱；

4) 開啟液體循環系統，通過液壓泵（15）調節拋光液（16）的壓力和速度，以便使拋光液（16）從拋光池（9）的下端抽出并從上端抽入；

5) 開啟電動機（10），以便螺旋槳（13）在拋光液（16）內高速回轉并在上托盤（5）與下托盤（7）的間隙內產生流體剪切作用；

6) 啟動超聲波發生裝置，通過調節超聲頻率和振幅，在上托盤與下托盤的間隙內產生強烈的超聲空化效應；

7) 綜合調節近場超聲空化系統和流體剪切系統，從而實現微細齒輪（6）的光整加工；

8) 加工完成后，將微細齒輪（6）的另外一個端面固定于近場超聲空化發生系統的下托盤（7）上，重復進行以上步驟完成微細齒輪（11）的光整加工。