单激励超声椭圆振动砂轮修整装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单激励超声椭圆振动砂轮修整装置，包括包括壳体单元、置于壳体单元内的超声振动换能器、椭圆振动模态转换器、设置在椭圆振动模态转换器前端的金刚石笔、与壳体单元联接的支撑架和设置在支撑架上的高度调节装置。所述的壳体单元包括前挡板、外套筒和后挡板；所述的超声振动换能器包括螺栓及依次套设在螺栓上的后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板，后盖板和前盖板通过螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板联接压紧；所述的椭圆振动模态转换器设置在前盖板的前端，为斜楔形结构，该椭圆振动模态转换器可以将超声振动换能器产生的纵向超声振动转换为椭圆振动模态转换器末端和金刚石笔的纵弯复合超声椭圆振动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到金刚石砂轮和CBN砂轮等密实型超硬砂轮的精密高效修整装置，尤其是涉及一种利用单激励超声椭圆振动的砂轮修整装置。
技术介绍
高强度、高硬度密实型砂轮采用传统的修整方法很难达到理想的砂轮表面质量和修整效率。采用普通修整方法，修整刀具和砂轮磨损快，修整效率低，砂轮表面质量无法保证，修整成本高。针对各种硬脆材料加工对象开发的密实型金刚石砂轮修整技术，虽然在一定程度上解决了砂轮的修整问题，但仍存在着修整精度和修整效率低或修整设备昂贵、使用维护不便等局限性。超声椭圆振动在超声振动切削、超声焊接、超声研磨、超声抛光、直线超声电机和旋转超声电机等领域具有较广泛的应用。目前研究人员大多采用纵向振动、扭转振动、弯曲振动和径向振动中的两种振动形式进行复合来产生超声椭圆振动，需要采用两组或两组以上的压电陶瓷片来激发产生具有一定相位差的两个或多个振动模态，还必须为每组压电陶瓷片配备一路超声驱动电源信号，且需要控制各路超声驱动电源信号之间的相位差，超声振动系统和控制系统结构复杂，制造难度大、控制难度高、生产成本高、不易实现微型化、工作性能不够稳定，这些问题制约了超声椭圆振动换能器在工业生产中的应用与推广。为了克服现有普通修整技术中存在的不足，并充分发挥单激励超声椭圆振动的优势，公开号为CN102120302 A的专利文献公开了“一种单激励椭圆超声振动修整装置”，提出了一种由圆柱端、矩形连接部分和有斜坡结构振动变换端三段构成的复合型椭圆振动变幅杆。该装置在一定程度上能够提高砂轮修整的效果，但是由于该装置弯曲振动幅值较小，其修整效果提高不够明显，为了进一步提高单激励超声椭圆振动修整效果，充分发挥单激励超声椭圆振动的优势，本专利技术研究了一种新型的单激励超声椭圆振动砂轮修整装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新型的单激励超声椭圆振动砂轮修整装置，目的是为了克服现有普通修整技术和现有单激励超声椭圆振动修整装置中存在的不足、降低密实型超硬砂轮的修整成本、提高超声椭圆振动砂轮修整装置的工作效率和修整效果。单激励超声椭圆振动砂轮修整装置，包括壳体单元、置于壳体单元内的超声振动换能器、椭圆振动模态转换器、设置在椭圆振动模态转换器前端的金刚石笔、与壳体单元联接的支撑架和设置在支撑架上的高度调节装置；所述的壳体单元包括前挡板、外套筒和后挡板；所述的超声振动换能器外轮廓为圆柱形，其包括螺栓及依次套设在螺栓上的后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板，前盖板上设置有与壳体单元联接用的法兰盘，后盖板和前盖板通过螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板联接压紧，构成了超声振动换能器的能量转换部分，可将超声电源输出的超声电信号转换为超声振动换能器的纵向超声振动。所述的椭圆振动模态转换器与前盖板制作成一个整体设置在前盖板的前端，或者将椭圆振动模态转换器焊接设置在前盖板的前端。所述的椭圆振动模态转换器为斜楔形结构，斜楔形结构椭圆振动模态转换器原整体为长方体，沿超声振动换能器轴线方向其一侧被切割掉一部分后形成斜楔形结构，形成斜楔形的两个侧面中，未被切割的一侧面平行于超声振动换能器轴线，被切割过的另一侧面与超声振动换能器轴线成3-30度夹角。在椭圆振动模态转换器与超声换能器前盖板的联接处设有过渡圆弧。斜楔形结构椭圆振动模态转换器中两个近似梯形的侧面与待修整砂轮的轴线平行。椭圆振动模态转换器设置在超声振动换能器前端后构成的组合件称为单激励超声椭圆振动换能器，使椭圆振动模态转换器成为斜楔形结构的目的是为了改变单激励超声椭圆振动换能器的振动模态，使其纵向振动模态频率和弯曲振动模态频率接近或相等；由于斜楔形结构椭圆振动模态转换器的存在，超声振动换能器产生的纵向超声振动在传递到斜楔形结构椭圆振动模态转换器后，在斜楔形结构椭圆振动模态转换器的末端分解为一部分纵向振动分量和一部分弯曲振动分量，且两振动分量具有一定的相位差，进而在斜楔形结构椭圆振动模态转换器的末端复合形成椭圆轨迹振动。金刚石笔通过焊接或通过一个联接螺钉联接设置在椭圆振动模态转换器的前端；当超声振动能量从超声振动换能器传递到椭圆振动模态转换器末端后，转换为具有一定相位差的纵向振动和弯曲振动复合的纵弯复合超声椭圆振动，即转换为椭圆振动模态转换器末端的纵弯复合超声椭圆振动，并驱动金刚石笔和椭圆振动模态转换器末端一起做超声椭圆振动。超声振动换能器置于壳体单元内，超声振动换能器的法兰盘设置于外套筒的上凹止口内，前挡板设置在法兰盘的另一侧，对整个超声振动换能器起固定作用，后挡板设置在外套筒的后侧，防止灰尘、铁屑等杂物进入到壳体单元内，影响超声振动换能器工作性能；相比现有文献介绍的单激励超声椭圆振动修整装置，该单激励超声椭圆振动修整装置具有功率容量大、能量转换效率高、弯曲振动幅值大、结构简单，制造容易、成本低、结构刚度大、控制驱动系统简单和振动切削性能稳定稳定等优点。另外该专利技术变普通金刚石笔尖的螺旋线修整为沿砂轮轴向的高频超声椭圆振动轨迹与螺旋线的复合修整，在单位时间内，超声椭圆振动大幅度提高了金刚石笔尖的运动路径，并大幅度加宽了单次砂轮修整的宽度，因此可大幅度提高修整效率和砂轮修整质量。更进一步，所述的超声振动换能器只有一组纵向振动压电陶瓷片。更进一步，所述的超声振动换能器只需要一路超声电信号激励。更进一步，所述的超声振动换能器的工作频率范围为18kHz-40kHz。本专利技术采用了机械振动模态转换机理把超声振动换能器的纵向振动转换为椭圆振动模态转换器末端和振动头的纵弯复合超声椭圆振动，简化了单激励超声椭圆振动修整系统的整体结构，大大降低了振动系统的复杂程度，降低了制造、装配难度和生产成本；另外该专利技术仅需要一路控制电路及超声电源进行激励，控制难度低，避免了两相或多相超声振动复合形成椭圆振动换能器的复杂超声电源开发费用，简化了控制电路及超声电源结构，降低了控制电路及超声电源成本，易于实现控制电路及超声电源的集成化，提高了系统工作可靠性，工作性能稳定，应用前景广阔。附图说明图1是本专利技术结构示意图的前视图。图2是本专利技术结构示意图的俯视图。图3是本专利技术中单激励超声椭圆振动换能器的前视图。图4是本专利技术中单激励超声椭圆振动换能器的俯视图。图5是本专利技术的应用实例示意图。图中标号说明：1.螺栓，2.后盖板，3.压电陶瓷片，4.电极片，5. 前盖板，6.法兰盘，7. 椭圆振动模态转换器，8.金刚石笔，9.前挡板，10.外套筒，11. 后挡板， 12. 高度调节装置，13. 支撑架，14. 超声电源，15. 工件。具体实施方式结合图1、2、3、4所示，单激励超声椭圆振动砂轮修整装置包括壳体单元、置于壳体单元内的超声振动换能器、椭圆振动模态转换器7、设置在椭圆振动模态转换器7前端的金刚石笔8、与壳体单元联接的支撑架13和设置在支撑架13上的高度调节装置12；壳体单元包括前挡板9、外套筒10和后挡板11；超声振动换能器外轮廓为圆柱形，其包括螺栓1及依次套设在螺栓1上的后盖板2、压电陶瓷片3、电极片4和前盖板5，前盖板5上设置有与壳体单元联接用本文档来自技高网...

【技术保护点】
单激励超声椭圆振动砂轮修整装置，该砂轮修整装置包括壳体单元、置于壳体单元内的超声振动换能器、椭圆振动模态转换器、设置在椭圆振动模态转换器前端的金刚石笔、与壳体单元联接的支撑架和设置在支撑架上的高度调节装置；所述的壳体单元包括前挡板、外套筒和后挡板；所述的超声振动换能器外轮廓为圆柱形，其包括螺栓及依次套设在螺栓上的后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板，前盖板上设置有与壳体单元联接用的法兰盘，后盖板和前盖板通过螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板联接压紧；其特征在于：所述的椭圆振动模态转换器设置在前盖板的前端，所述的椭圆振动模态转换器为斜楔形结构，斜楔形结构椭圆振动模态转换器原整体为长方体，沿超声振动换能器轴线方向其一侧被切割掉一部分后形成斜楔形结构，形成斜楔形的两个侧面中，未被切割的一侧面平行于超声振动换能器轴线，被切割过的另一侧面与超声振动换能器轴线成3‑30度夹角；在椭圆振动模态转换器与超声换能器前盖板的联接处设有过渡圆弧。

【技术特征摘要】
1.单激励超声椭圆振动砂轮修整装置，该砂轮修整装置包括壳体单元、置于壳体单元内的超声振动换能器、椭圆振动模态转换器、设置在椭圆振动模态转换器前端的金刚石笔、与壳体单元联接的支撑架和设置在支撑架上的高度调节装置；所述的壳体单元包括前挡板、外套筒和后挡板；所述的超声振动换能器外轮廓为圆柱形，其包括螺栓及依次套设在螺栓上的后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板，前盖板上设置有与壳体单元联接用的法兰盘，后盖板和前盖板通过螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片和前盖板联接压紧；其特征在于：所述的椭圆振动模态转换器设置在前盖板的前端，所述的椭圆振动模态转换器为斜楔形结构，斜楔形结构椭圆振动模态转换器原整体为长方体，沿超声振动换能器轴线方向其一侧被切割掉一部分后形成斜楔形结构，形成斜楔形的两个侧面中，未被切割的一侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷振，李华，曹自洋，汪帮富，吴永芝，李艳，庄孝斌，朱淑梅，陈玉荣，徐帖，
申请(专利权)人：苏州科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32