法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削系统，其变幅杆法兰盘上开设环形槽、销孔和隔振槽，环形槽内内的O型密封圈用于法兰盘与刀柄内侧配合时起密封作用，销钉固置于法兰一侧的销孔内与刀柄上的销孔配合，防止变幅杆的转动，隔振槽减弱变幅杆的振动向法兰盘的传递。在压盖与变幅杆法兰间添加聚四氟乙烯垫圈，阻止法兰盘的振动通过压盖螺母向刀柄传动，装配时并在压盖端面和螺纹上涂上密封胶，进一步加强密封的效果。通过螺帽将砂轮盘固定于变幅杆前端，根据不同变幅杆形式可实现砂轮盘纵‑弯，纵‑扭，径‑扭等复合的超声振动。本发明专利技术极大减小或消除了变幅杆的振动对超声刀柄的影响，间接的扩大了超声辅助加工的适用范围。

Method and System of Flange Surface Grinding with Double Vibration Absorption and Double Seals

The invention discloses an ultrasonic plane grinding system with double vibration absorption and double seals for flanges. Annular grooves, pin holes and vibration isolation grooves are arranged on the flange of the horn transformer. The O-ring in the annular groove acts as a seal when the flange matches with the inside of the tool handle. The pin is fixed in the pin hole on the flange side and matches with the pin hole on the tool handle to prevent the rotation of the horn and reduce the vibration isolation groove. The vibration of the weak horn is transmitted to the flange. Polytetrafluoroethylene gasket is added between the cover and the flange of the horn to prevent the vibration of the flange from driving to the tool handle through the cover nut. Sealant is applied on the end face of the cover and the thread during assembly to further enhance the sealing effect. The grinding wheel disc is fixed at the front end of the horn by a nut. According to the different forms of the horn, the composite ultrasonic vibration of the grinding wheel disc, such as longitudinal bending, longitudinal torsion and diameter torsion, can be realized. The invention greatly reduces or eliminates the influence of the vibration of the horn on the ultrasonic tool handle, and indirectly expands the application scope of the ultrasonic assisted processing.

【技术实现步骤摘要】
法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法及系统
：本专利技术涉及一种超声振动加工设备，特别涉及一种具有法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法及系统。
技术介绍
：随着光学玻璃、先进陶瓷及其复合材料为代表的硬脆材料在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域的应用越来越广，超声加工技术在硬脆材料加工方面的优势也越来越明显。超声振动加工是在普通切削、磨削、钻削等加工方法的基础上对的刀具或工件施以高频振动而形成的加工技术。其应用越来越广，辅助加工种类越来越多。实验表明在超声辅助磨削形式下，被加工表面可以获得较好的表面微观结构、高的加工精度、良好的表面质量和优越的抗疲劳性能，并延长砂轮的使用寿命。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有超声产品声学系统节点设计的理论与实践不符合的矛盾，在理论上，节点/节盘是一个点或一条线不产生任何振动，实际上由于支撑刚性要求，节盘必须是一个面或一个体，节盘的振动不可避免）。为避免节盘的振动传递到刀柄上，引起刀柄与主轴结合后振动对主轴精度的影响，本专利技术提供一种具有双减振和双密封功能的超声平面磨削系统，极大减小变幅杆的振动对超声刀柄的影响，保证机床主轴的精度，同时扩大超声磨削加工的实用性及稳定性。本专利技术的技术方案是：一种法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法，包括以下步骤：a、根据局部共振设计理论进行设计：当砂轮盘的直径与其装配的变幅杆小端直径之比大于10:3时，将大砂轮盘的某一固有本征频率作为变幅杆和换能器设计的谐振频率来计算变幅杆的几何尺寸或将变幅杆和换能器组合的频率作为砂轮盘的设计频率来计算砂轮盘的几何尺寸，此时组成的振动系统，砂轮盘以接近谐振频率附近的固有频率振动；根据变幅杆的不同形式，大砂轮盘呈现出纵向-弯曲、弯曲-扭转、纵向-径向、纵-扭-弯、径-扭-纵两维及以上的复合振动；通过大面积压紧螺帽将大砂轮盘与变幅杆连接；b、变幅杆采用直杆或锥杆，根据需要在其上开设螺旋槽以形成上述砂轮不同形式的复合振动，振动节点处设置法兰盘，利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使换能器和变幅杆构成一体式振动单元；c、在法兰盘与换能器连接侧开设环槽，放置O型密封圈，同时在法兰盘与刀柄上开设销孔，将销钉与法兰紧配合，与刀柄上的孔间隙配合，从而防止变幅杆在压紧时转动，在法兰盘另一侧开设隔震槽，以隔离变幅杆的振动向法兰盘传递；d、变幅杆法兰盘与超声刀柄内侧紧密配合，在压盖与法兰盘之间添加环形聚四氟乙烯垫圈，通过压盖将垫圈和变幅杆固定于刀柄中，垫圈的作用主要是隔离变幅杆端面的振动通过压盖向刀柄传递；装配时在压盖螺纹与刀体螺纹以及压盖端面之间涂密封胶，将刀柄与压盖端面、螺纹之间的间隙进行密封，以防止向刀体腔内渗水；无线传输盘与换能器相连，装配与刀柄外侧。大砂轮盘磨削端面沿圆周方向开设有均布槽口，便于磨削时切削液和磨屑的排出，在砂轮盘腹板处进行镂空处理，便于磨削液向磨削区流入和磨削热的及时扩散，亦使砂轮盘减重。非谐振设计理论可以通过调整变幅杆或砂轮盘的结构尺寸，使砂轮盘与变幅杆组成的振动系统谐振于砂轮盘的某一阶固有频率，从而达到更好的振动效果。在法兰盘两侧同时开设隔振槽与放置O型密封圈的环槽，两个隔振槽减弱变幅杆的振动向法兰盘的径向传递；加置O型密封圈既防止来自法兰间隙的磨削液向刀体腔内渗漏，又阻止法兰的振动沿刀体和法兰的接触面向刀体传递，起到减震隔振作用；在法兰盘与压盖中间添加环形聚四氟乙烯垫圈，隔离法兰盘的振动沿压紧螺母向刀柄的传播，从而最大程度上减弱变幅杆的振动对刀柄的影响，保证主轴本身精度不受任何影响，同时在压盖螺母的端面及螺纹上以及刀体螺纹之间涂密封胶，进一步加强密封效果，达到可靠的减振和密封的功能。在超声刀柄内侧需开设销孔，通过固定在变幅杆法兰盘上的销钉与刀柄上的销孔配合，以防止压紧螺母压紧时变幅杆的转动；无线传输盘与刀柄实行过盈配合，与刀柄结合处打孔，使感应线圈与换能器连接。一种法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削系统，包括砂轮、变幅杆、换能器、超声刀柄和无线传输盘，其特征是：利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使所述换能器和变幅杆构成一体式振动单元；所述变幅杆上设置有法兰盘，所述法兰盘与所述换能器的连接侧开设环槽，用于放置O型密封圈，所述法兰盘的另一侧开设隔震槽，该隔振槽与所述环槽相对应，所述法兰盘与超声刀柄上开设销孔，二者通过将销钉连接，所述换能器和变幅杆位于所述超声刀柄的内腔中，所述变幅杆的小端设置有螺纹段，该螺纹段的内侧设置有环形聚四氟乙烯垫圈和压盖螺母，所述螺纹段、四氟乙烯垫圈和压盖螺母的端面上涂密封胶，进行间隙密封，所述无线传输盘与换能器相连，装配于所述超声刀柄的外侧，所述螺纹段的外侧通过压帽与砂轮固定连接。根据局部共振设计理论进行设计：当砂轮盘的直径与其装配的变幅杆小端直径之比大于10:3时，可将大砂轮盘的某一固有本征频率作为变幅杆和换能器设计的谐振频率来计算变幅杆的几何尺寸，或者将变幅杆和换能器组合的频率作为砂轮盘的设计频率来计算砂轮盘的几何尺寸，此时组成的振动系统，砂轮盘以接近谐振频率附近的固有频率振动；根据变幅杆的不同形式，大砂轮盘呈现出纵向-弯曲、弯曲-扭转、纵向-径向、纵-扭-弯、径-扭-纵等两维及以上的复合振动。所述砂轮为蝶型、碗型或杯型；所述砂轮的盘面为镂空或不镂空，所述变幅杆为圆柱或圆锥，所述变幅杆上开设螺旋槽或螺旋孔，或者所述变幅杆上不开设螺旋槽或螺旋孔。所述砂轮的磨削端面上沿圆周方向开设有均布槽口，方便磨削时切削液和磨屑的排出，所述砂轮的磨削端面上沿圆周方向不开设有均布槽口，降低加工难度。所述压紧垫圈使所述O型密封圈与所述超声刀柄内侧紧密配合，从而起到密封隔振作用，防止切削液渗入；所述无线传输盘与超声刀柄实行过盈配合，且与超声刀柄结合处打孔，使感应线圈与换能器连接。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用非谐振设计理论对超声平面磨削系统进行设计，可以避免按整个系统全谐振设计时带来的复杂性，简化谐振系统的设计，使砂轮盘的振动更加理想。2、本专利技术采用开设双隔振槽及添加O型密封圈、环形垫圈和压紧螺母涂防水密封胶的方式，实现双减振和双密封的功能，从而极大减小或消除了变幅杆的振动对超声刀柄的影响，即避免了刀柄锥部或拉钉振动对机床主轴的影响。对超声辅助加工方式的可靠性及稳定性具有极大意义，间接的扩大了超声辅助加工的适用范围。3、本专利技术设计合理，实现大型砂轮盘的超声辅助振动磨削，结构紧凑，易于推广实施，具有良好的经济效益。附图说明：图1为超声平面磨削系统装配示意图；图2为超声平面磨削系统爆炸示意图；图3为直杆型纵振变幅杆半剖示意图；图4为平面镂空开槽型砂轮盘示意图；图5为蝶形未镂空未开槽型砂轮盘；图6为圆锥型纵扭复合变幅杆示意图；图7为杯型未镂空未开槽型砂轮盘；图8为杯型镂空未开槽型砂轮盘。具体实施方式：实施例：参见图1-图8，图中，1-无线传输盘，2-超声刀柄，3-O型密封圈，4-销钉，5-换能器，6-变幅杆，7-垫圈，8-压盖螺母，9-砂轮，10-压帽，11-环形槽/隔振槽，12-销孔，13-隔振槽。超声振动变幅器由换能器5，变幅杆6组成，紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆6连接在一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法，包括以下步骤：a、根据局部共振设计理论进行设计：当砂轮盘的直径与其装配的变幅杆小端直径之比大于10:3时，将大砂轮盘的某一固有本征频率作为变幅杆和换能器设计的谐振频率来计算变幅杆的几何尺寸或将变幅杆和换能器组合的频率作为砂轮盘的设计频率来计算砂轮盘的几何尺寸，此时组成的振动系统，砂轮盘以接近谐振频率附近的固有频率振动；根据变幅杆的不同形式，大砂轮盘呈现出纵向‑弯曲、弯曲‑扭转、纵向‑径向、纵‑扭‑弯、径‑扭‑纵两维及以上的复合振动；通过大面积压紧螺帽将大砂轮盘与变幅杆连接；b、变幅杆采用直杆或锥杆，根据需要在其上开设螺旋槽以形成上述砂轮不同形式的复合振动，振动节点处设置法兰盘，利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使换能器和变幅杆构成一体式振动单元；c、在法兰盘与换能器连接侧开设环槽，放置O型密封圈，同时在法兰盘与刀柄上开设销孔，将销钉与法兰紧配合，与刀柄上的孔间隙配合，从而防止变幅杆在压紧时转动，在法兰盘另一侧开设隔震槽，以隔离变幅杆的振动向法兰盘传递；d、变幅杆法兰盘与超声刀柄内侧紧密配合，在压盖与法兰盘之间添加环形聚四氟乙烯垫圈，通过压盖将垫圈和变幅杆固定于刀柄中，垫圈的作用主要是隔离变幅杆端面的振动通过压盖向刀柄传递；装配时在压盖螺纹与刀体螺纹以及压盖端面之间涂密封胶，将刀柄与压盖端面、螺纹之间的间隙进行密封，以防止向刀体腔内渗水；无线传输盘与换能器相连，装配与刀柄外侧。...

【技术特征摘要】
1.一种法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法，包括以下步骤：a、根据局部共振设计理论进行设计：当砂轮盘的直径与其装配的变幅杆小端直径之比大于10:3时，将大砂轮盘的某一固有本征频率作为变幅杆和换能器设计的谐振频率来计算变幅杆的几何尺寸或将变幅杆和换能器组合的频率作为砂轮盘的设计频率来计算砂轮盘的几何尺寸，此时组成的振动系统，砂轮盘以接近谐振频率附近的固有频率振动；根据变幅杆的不同形式，大砂轮盘呈现出纵向-弯曲、弯曲-扭转、纵向-径向、纵-扭-弯、径-扭-纵两维及以上的复合振动；通过大面积压紧螺帽将大砂轮盘与变幅杆连接；b、变幅杆采用直杆或锥杆，根据需要在其上开设螺旋槽以形成上述砂轮不同形式的复合振动，振动节点处设置法兰盘，利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使换能器和变幅杆构成一体式振动单元；c、在法兰盘与换能器连接侧开设环槽，放置O型密封圈，同时在法兰盘与刀柄上开设销孔，将销钉与法兰紧配合，与刀柄上的孔间隙配合，从而防止变幅杆在压紧时转动，在法兰盘另一侧开设隔震槽，以隔离变幅杆的振动向法兰盘传递；d、变幅杆法兰盘与超声刀柄内侧紧密配合，在压盖与法兰盘之间添加环形聚四氟乙烯垫圈，通过压盖将垫圈和变幅杆固定于刀柄中，垫圈的作用主要是隔离变幅杆端面的振动通过压盖向刀柄传递；装配时在压盖螺纹与刀体螺纹以及压盖端面之间涂密封胶，将刀柄与压盖端面、螺纹之间的间隙进行密封，以防止向刀体腔内渗水；无线传输盘与换能器相连，装配与刀柄外侧。2.根据权利要求1所述法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法，其特征是：大砂轮盘磨削端面沿圆周方向开设有均布槽口，便于磨削时切削液和磨屑的排出，在砂轮盘腹板处进行镂空处理，便于磨削液向磨削区流入和磨削热的及时扩散，亦使砂轮盘减重。3.根据权利要求1所述法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法，其特征是：非谐振设计理论可以通过调整变幅杆或砂轮盘的结构尺寸，使砂轮盘与变幅杆组成的振动系统谐振于砂轮盘的某一阶固有频率，从而达到更好的振动效果。4.根据权利要求1所述法兰盘具有双减振和双密封的超声平面磨削方法，其特征是：在法兰盘两侧同时开设隔振槽与放置O型密封圈的环槽，两个隔振槽减弱变幅杆的振动向法兰盘的径向传递；加置O型密封圈既防止来自法兰间隙的磨削液向刀体腔内渗漏，又阻止法兰的振动沿刀体和法兰的接触面向刀体传递，起到减震隔振作用；在法兰盘与压盖中间添加环形聚四氟乙烯垫圈，隔离法兰盘的振动沿压紧螺母向刀柄的传播，从而最大程度上减弱变幅杆的振动对刀柄的影响，保证主轴本身精度不受任何影响，同时在压盖螺母的端面及螺纹上以及刀体螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，高国富，焦锋，向道辉，崔峰，赵重阳，常宝琪，李鹏涛，王毅，原路生，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41