一种基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置，包括纵扭换能器、压电工具头和主轴转盘，所述纵扭换能器置于所述压电工具头的上方，所述主轴转盘的上端面均匀设有多个直槽口，圆柱滚子均匀分布在所述直槽口中，所述压电工具头置于所述圆柱滚子上方。本发明专利技术以纵扭换能器的纵扭驻波与压电工具头的弯振行波复合，压电工具头质点的切面运动实现对圆柱滚子曲面的微切削研磨加工；纵扭换能器在法向上产生的高能冲击，实现对圆柱曲面的深滚强化。解决现有加工方法中存在的加工效率低下、无法实现滚子圆柱面表层改性等主要问题。无法实现滚子圆柱面表层改性等主要问题。无法实现滚子圆柱面表层改性等主要问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置


[0001]本专利技术涉及压电超声加工
，尤其是涉及一种基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置。

技术介绍

[0002]轴承是装备与仪器的关键基础零部件，轴承的性能直接决定着重大装备和主机产品的性能、寿命和可靠性。而轴承滚子是轴承中最关键、最脆弱的零件，其精度和一致性对轴承性能和寿命有至关重要的影响，大部分轴承的失效是因为滚子的疲劳破坏所致。圆柱滚子做为一种滚动体，由于其与滚道之间为线接触，具有承受高负荷的能力，特别适用于重载并高速旋转的机械装备，如高速机床主轴、风力发电机和轨道机车等。轴承滚子的表面质量由表层和亚表层的几何、力学、金相等状态量共同决定。
[0003]超精加工以提高表面几何精度来保证滚子的抗疲劳性能，包括以无心磨削加工和无心超精研为代表的传统机械加工工艺和以电化学机械光整、磁流体研磨等为代表的特种加工工艺。超精加工主要强调对表面的超高精度约束而不包含对工件的表层改性作用，虽然无心磨削加工方法的生产效率高，但是其加工精度严重依赖于机床机械结构和精度，托板工作面接触的不稳定性以及砂轮和导轮等部件本身的磨损等问题很容易影响工件的加工精度。
[0004]电化学机械光整加工通过电化学反应使工件表面被腐蚀，实现材料去除，化学生成的氧化膜阻碍电化学反应的进一步发生；然后通过机械磨削去除氧化膜，继续发生电化学反应，达到改善工件表面质量的加工效果。磁流变研磨通过精确控制磁流体磨粒与工件表面的接触应力和去除深度从而实现材料去除，适用于含有复杂曲面的硬脆材料的超精密加工。以上两种特种加工工艺虽能显著提高工件表面精度和加工效率，但存在加工系统复杂、环境污染等问题。
[0005]超声滚压强化是一种新型抗疲劳制造技术，通过在滚压刀具上附加超声振动能量，使工件表面在法向上受到高频锤击作用，在切向上受到机械碾压作用，达到提高残余压应力、形成强化变质层的目的。但是超声滚压工具的结构比较复杂，容易引起超声能量耗散，影响加工效率。现有的超声滚压研究通常是面向单个圆柱曲面，不适用于轴承滚子的多数量特征。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置，以解决现有加工方法中存在的加工效率低下、无法实现滚子圆柱面表层改性的问题。
[0007]根据本专利技术的一个目的，本专利技术提供一种基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置，包括纵扭换能器、压电工具头和主轴转盘，所述纵扭换能器置于所述压电工具头的上方，所述主轴转盘的上端面均匀设有多个直槽口，圆柱滚子均匀分布在所述直槽口中，所述压电工具头置于所述圆柱滚子上方。
[0008]进一步地，所述压电工具头的下端面同时与所有所述圆柱滚子的圆柱面接触，在所述压电工具头的上表面粘贴有第二压电陶瓷环片。
[0009]进一步地，所述纵扭换能器为夹心式纵扭换能器，所述纵扭换能器包括换能器后盖板、第一压电陶瓷环片、换能器前盖板和纵扭变幅杆，所述换能器后盖板、所述第一压电陶瓷环片、所述换能器前盖板和所述纵扭变幅杆通过预紧螺栓连接。
[0010]进一步地，所述纵扭变幅杆的中部设有内螺孔，所述预紧螺栓的头端旋入所述内螺孔中。
[0011]进一步地，所述纵扭变幅杆的端面与所述压电工具头的上表面接触，所述纵扭变幅杆的外侧设有螺旋槽。
[0012]进一步地，所述换能器后盖板和所述换能器前盖板均为圆柱形。
[0013]进一步地，所述第一压电陶瓷环片数量为两片。
[0014]进一步地，所述纵扭变幅杆的形状为圆锥形。
[0015]进一步地，所述主轴转盘的底部设有旋转主轴，所述旋转主轴转动设置在底座上。
[0016]进一步地，所述第二压电陶瓷环片上施加有相位差为π/2的两相正弦电压，所述第二压电陶瓷环片产生两相驻波并合成为一相行波，所述压电工具头端面质点产生椭圆运动轨迹，质点切面同时对多个所述圆柱滚子的圆柱面产生研磨切削作用。
[0017]本专利技术的技术方案以纵扭换能器的纵扭驻波与压电工具头的弯振行波复合，压电工具头质点的切面运动实现对圆柱滚子曲面的微切削研磨加工；纵扭换能器在法向上产生的高能冲击，实现对圆柱曲面的深滚强化。解决现有加工方法中存在的加工效率低下、无法实现滚子圆柱面表层改性等主要问题。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术实施例的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例的另一结构示意图；
[0021]图3是本专利技术实施例的正视图；
[0022]图4为本专利技术实施例主轴转盘的结构示意图；
[0023]图5为本专利技术实施例行波切削原理示意图；
[0024]图中，1
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预紧螺栓，2
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换能器后盖板，3
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第一压电陶瓷环片，4
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换能器前盖板，5
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纵扭变幅杆，6
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压电工具头，7
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圆柱滚子，8
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主轴转盘，9
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旋转主轴，10
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第二压电陶瓷环片。
具体实施方式
[0025]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0028]实施例1
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置，其特征在于，包括纵扭换能器、压电工具头和主轴转盘，所述纵扭换能器置于所述压电工具头的上方，所述主轴转盘的上端面均匀设有多个直槽口，圆柱滚子均匀分布在所述直槽口中，所述压电工具头置于所述圆柱滚子上方。2.根据权利要求1所述的基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置，其特征在于，所述纵扭换能器为夹心式纵扭换能器，所述纵扭换能器包括换能器后盖板、第一压电陶瓷环片、换能器前盖板和纵扭变幅杆，所述换能器后盖板、所述第一压电陶瓷环片、所述换能器前盖板和所述纵扭变幅杆通过预紧螺栓连接。3.根据权利要求2所述的基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置，其特征在于，所述压电工具头的下端面同时与所有所述圆柱滚子的圆柱面接触，在所述压电工具头的上表面粘贴有第二压电陶瓷环片。4.根据权利要求2所述的基于压电复合波的圆柱滚子超声研磨装置，其特征在于，所述纵扭变幅杆的中部设有内螺孔，所述预紧螺栓的头端旋入所述内螺孔中。5.根据权利要求2所述的基于压电复合波的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安大伟，邹夏翰，黄卫清，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：