The invention discloses a system and a method of single driven ultrasonic grinding cause the wheel diameter torsional vibration, the reflector, piezoelectric ceramics, copper electrode and transformer connected in series is fixed together with the connecting bolt, spiral groove in the transformer, the longitudinal vibration of a single excitation is converted to vertical torsional vibration, by changing the structural parameters of spiral groove, to change the longitudinal torsional amplitude ratio curve plate and wheel set in the outer end of the transformer, using a combination of structural curve plate and the parallel wheel, the longitudinal torsional vibration into diameter torsional vibration, finite element modal analysis combined with optimization and adjustment the shape of the curve and wheel diameter, seeking the best size torsional component ratio, the output of parallel wheel radial vibration and torsional vibration and the amplitude of the radial and torsional amplitude amplification. The size of torsional vibrations, hard brittle material being machined, grinding stability and service life of the grinding wheel has been greatly improved, has important significance to the popularization and application of ultrasonic vibration machining.
【技术实现步骤摘要】
单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法及系统
:本专利技术涉及一种超声振动加工机械领域,特别是涉及一种单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法及系统。
技术介绍
:随着硬脆材料,特别是纳米复相陶瓷和金属基复合材料加工需求日益增多,功率超声加工技术得到广泛的应用。传统的超声加工较多采用单一振动形式,随着超声振动理论与实践的不断改进和完善,纵-扭、纵-弯等复合振动形式得到发展。研究表明,在径-扭复合振动形式下,硬脆材料的被加工表面、磨削稳定性及砂轮使用寿命得到大幅度改善,应不同应用空间的要求,不仅需对工件或刀具施加不同方向的超声振动,且在保证较大的输出振幅的情况下,结构尺寸也应满足空间位置的要求。针对该情况,本文专利技术了一种单激励径-扭复合振动的超声加工方法及系统。
技术实现思路
:本专利技术所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种设计合理、减小占用空间、径-扭复合振动效果好且容易实施的单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法及系统。本专利技术的技术方案是:一种单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法即系统,其技术方案是:利用连接螺栓将反射端、压电陶瓷片、铜电极及变幅器串接固定在一起,在变幅器上开螺旋槽,将单激励的纵向振动转换为纵-扭复合振动,通过改变螺旋槽的结构参数,来改变纵-扭幅值比,在变幅器的外端设置曲线板和砂轮,利用曲线板与平行砂轮的组合结构,将纵-扭复合振动转换为径-扭复合振动,结合有限元模态分析,优化调整曲线形状及砂轮直径,寻求最佳的径-扭分量比,使平行砂轮输出径向振动和扭转振动以及对径向振幅和扭转振幅的放大。所述曲线板为 ...
【技术保护点】
一种单激励使砂轮产生径‑扭复合振动的超声磨削方法,其特征是:利用连接螺栓将反射端、压电陶瓷片、铜电极及变幅器串接固定在一起,在变幅器上开螺旋槽,将单激励的纵向振动转换为纵‑扭复合振动,通过改变螺旋槽的结构参数,来改变纵‑扭幅值比,在变幅器的外端设置曲线板和砂轮,利用曲线板与平行砂轮的组合结构,将纵‑扭复合振动转换为径‑扭复合振动,结合有限元模态分析,优化调整曲线形状及砂轮直径,寻求最佳的径‑扭分量比,使平行砂轮输出径向振动和扭转振动以及对径向振幅和扭转振幅的放大。
【技术特征摘要】
1.一种单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法,其特征是:利用连接螺栓将反射端、压电陶瓷片、铜电极及变幅器串接固定在一起,在变幅器上开螺旋槽,将单激励的纵向振动转换为纵-扭复合振动,通过改变螺旋槽的结构参数,来改变纵-扭幅值比,在变幅器的外端设置曲线板和砂轮,利用曲线板与平行砂轮的组合结构,将纵-扭复合振动转换为径-扭复合振动,结合有限元模态分析,优化调整曲线形状及砂轮直径,寻求最佳的径-扭分量比,使平行砂轮输出径向振动和扭转振动以及对径向振幅和扭转振幅的放大。2.根据权利要求1所述的单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法,其特征是:所述曲线板为左曲线板和右曲线板,所述左曲线板和右曲线板的内端面分别与砂轮的左端面和右端面贴合接触,所述左曲线板和右曲线板的外端面均分别为曲面。3.根据权利要求1所述的单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法,其特征是:针对应用空间和振动频率的需求,根据超声系统内部满足“二分之一波长”叠加规律,对压电陶瓷片、铜电极及反射端进行两段式换能器“夹心式”设计,其几何尺寸满足“四分之一波长”设计要求,相邻两压电陶瓷片的纵向极化方向相反,压电陶瓷片净化后通过粘合剂进行粘合;将阶梯型变幅杆与锥形变幅杆进行优势互补,形成圆锥过渡阶梯型变幅器,所述螺旋槽的结构参数包括螺旋槽的线数、宽度b、深度h及螺旋角a;所述反射端使用重金属制成,所述变幅器使用轻金属和中碳钢制成。4.根据权利要求1所述的单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法,其特征是:在变幅器的法兰盘的两个端面上以变幅器的轴线为中心线分别开设减震沟和减震孔,所述减震孔圆心对称阵列均布;在所述变幅器的两端分别开设螺纹孔,以匹配相应的连接螺栓;对所述反射端进行沉头设计,改用内六角螺栓连接。5.根据权利要求1所述的单激励使砂轮产生径-扭复合振动的超声磨削方法,其特征是:几何尺寸不仅局限为“二分之一波长”,根据实际生产需求,变幅器可采用“(n/2+1/4)波长”...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵波,赵重阳,殷森,张存鹰,
申请(专利权)人:河南理工大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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