專利名稱：立式超聲珩磨裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于磨削技術領域，具體涉及一種由振動系統、珩磨頭體及連接套等組成的立式超聲珩磨裝置，它是機電聲一體化的高新技術產品。
以能的珩磨技術中最先進的如太原機械學院申請的公告號為“CN2053560u和CN2055081u”的超聲波振動珩磨裝置，80年代換能器采用磁致伸縮型，需加循環水冷卻，有效利用能量僅達40％，帶來了體積大，使用不便，能耗大的缺陷；其次油石漲開機構裝在珩磨桿上，無法與珩磨機的手動或自動加壓機構銜接，很難應用于立式珩磨中，影響了實用性；再次浮動機構裝在珩磨頭體上，實現了頭體浮動靈活，但油石座是通過撓性桿與振動圓盤相連接，很難實現與頭體的同步浮動。
本發明的任務是提供一種可裝于立式珩磨機(手動、數控)的珩磨頭體不振動的立式超聲珩磨裝置，該裝置結構簡單，操作方便，實用性強，特別適用于φ65～φ150mm孔徑的珩磨加工。
根據上述任務，本發明的具體技術方案是采用中心有孔的專用壓電換能器(采用壓電晶片與鈦合金的耦合桿制成一體的特殊壓電換能器，其輸出振幅不需再放大，即不需變幅桿，其軸向尺寸縮短一半、重量減輕)直接與子振系統相連(由油石座、油石、撓性桿、振動圓盤組成)組成了珩磨裝置的振動系統(工作中不發熱、不需加冷卻設施、能耗小)；通過鈦合金耦合桿的節點凸緣與其上部的內套和下部連接套、珩磨頭體相連，并加鍵防轉，內套通過浮動機構的連接頭同珩磨機的主軸相連，帶動其珩磨頭體和振動系統，實現了珩磨中的旋轉和往復運動，而油石粘結在油石座上進行超聲縱向振動，但珩磨頭體不振動，外套通過特輕型滾動軸承裝入內套上，并與機床相接，只能上下移動而不旋轉，解決了碳刷的固定問題，使超聲波發生器的超聲頻的電振蕩安全可靠的傳輸給換能器；換能器中心有通孔可裝加壓頂桿，與裝在浮動機構孔中的漲縮機構相連，可方便地實現珩磨過程中油石的漲縮。油石座的軸向采用上下壓盤定位，提高了加工質量。珩磨頭體與耦合桿節點固定凸緣相連接的各部均采用圓柱配合定心，很好地解決了振動系統與珩磨頭體的同軸度；加之浮動機構設計在其上部，保證了同步浮動靈活，從而提高了加工的圓柱度。本裝置采用超硬磨料，可大大提高生產效率，優化工藝參數可實現平頂網紋珩磨，大大提高了零件的耐磨性。
本發明立式超聲珩磨裝置通過連接頭可很方便地懸掛于珩磨機的主軸上，在其不改變珩磨中的旋轉和往復運動的基礎上附加了超聲頻機械振蕩，實現了脈沖珩磨。其工作原理是超聲波發生器通電后產生的超聲頻的電振蕩，通過電刷加入換能器正負極上，由換能器轉換為超聲頻的縱向機械振動，傳給彎曲振動圓盤，撓性桿在圓盤的帶動下，進行橫振和縱振，并將縱振傳給油石座，油石座帶動粘結在其上的油石一起縱向振動。珩磨中通過珩磨機的加壓機構與漲縮機構銜接，推動頂桿、下推桿、漲芯軸、很方便地使油石座帶動油石向外均勻漲開，達到珩磨尺寸的要求。本裝置由于采用專用的鈦合金為耦合桿的換能器，使軸向尺寸縮短，又加之采用了硬鋁合金為珩磨頭體，因而明顯使體積小、重量輕，適用于大直徑的珩磨裝置，可以大大減輕工人的勞動強度。通過更換子振系統，可進行粗珩、半精珩、精珩和超精珩加工。
下面結合附圖對本發明立式超聲珩磨裝置作進一步說明。
圖1為立式超聲珩磨裝置裝配簡圖。1．油石座2．珩磨頭體3．壓緊環4．撓性桿5．振動圓盤6．耦合桿7．內套8．軸承9．外套10．可調彈簧11．碳刷座12．碳刷13．連接螺桿14．推桿15．防轉螺釘銷16．螺釘銷17．浮動機構18．銅環19．絕緣環20．連接套21．中心頂桿22．定心圓盤23．圓柱頂銷等構成。
結合圖1說明本發明的一個實施例本發明用45號鋼加工了一個直徑為φ58mm的振動圓盤(5)，振動圓盤中心制有螺紋，與耦合桿(6)連接；振動圓盤上有6個撓性桿孔，用來安裝撓性桿(4)，耦合桿，節點處有一凸緣，與內套(7)、連接套(20)相固結為一體，浮動機構(17)安裝于內套(7)上，位于珩磨裝置的上部，在內套(7)外表面安裝有兩個特輕型滾動軸承(8)便于內套(7)轉動靈活，而外套不轉動，而且在其上部安裝絕緣環(19)及銅環(18)，夾布膠木碳刷座(11)安裝在外套(9)上，其碳刷孔裝有陶瓷襯套，碳刷(12)通過可調彈簧(10)壓緊在銅環(18)表面上，以保持接觸良好，安全可靠，油石座(1)穿過定心圖盤(22)端面上的橢圓孔，安裝于珩磨頭體(2)的縱向槽中，珩磨頭體(2)采用硬鋁合金并鑲有鋼質襯套，底面緊貼圓柱頂銷(23)，上下靠兩個壓緊盤(3)壓緊，其間隙經過精密調整，保持間隙一致，耦合桿為鈦合金的專用壓電換能器中心制有φ6通孔，油石漲縮由直徑為φ6的中心頂桿(21)與裝在浮動機構孔中的漲縮機構相連實現，漲縮機構，由螺釘銷(16)限制軸向移動的連接螺桿(13)與受防轉螺釘銷(15)限制的只能軸向移動的上推桿(14)等組成。即為立式超聲珩磨裝置。
本發明立式超聲珩磨裝置，已成功地應用于φ150mm口徑的發動機缸套珩磨，精珩結果Ra達0.021311m。本發明特別適應于淬硬鋼，有色金屬銅、鋁，以及鈦合金等難加工的材料的粗珩、半精珩、精珩加工。尤其對于薄壁管件，由于珩磨過程中，珩磨力小、工件無溫升，無熱變形，使珩磨精度大大提高，應用前景、經濟效益很好。
權利要求
1．一種立式超聲珩磨裝置，采用中心有通孔的專用壓電換能器，直接與子振系統相連組成振動系統，并通過鈦合金耦合桿的節點凸緣與內套及連接套、珩磨頭體相連，但珩磨頭體不振動，換能器中心有通孔可裝加壓頂桿，碳刷安裝于外套上，油石座的軸向采用上下壓緊盤定位，浮動機構設計在其上部，保證了同步浮動靈活。
2．根據權利要求1所述的立式超聲珩磨裝置，其特征是，中心有通孔的專用壓電換能器，采用壓電晶片與鈦合金的耦合桿制成一體。
3．根據權利要求1所述的立式超聲珩磨裝置，其特征是通過鈦合金耦合桿的節點凸緣與其上部的內套和下部連接套、珩磨頭體相連，內套通過浮動機構的連接頭與珩磨機的主軸相連，帶動珩磨頭體和振動系統旋轉和往復運動，但珩磨頭體則不振動，外套通過滾動軸承裝入內套上，并與機床相連，解決了碳刷的固定問題。
4．根據權利要求1、2所述的立式超聲珩磨裝置，其特征是所述的換能器中心有通孔可裝加壓頂桿，直接與裝在浮動機構孔中的漲縮機構相連，漲縮機構由連接螺桿、上推桿、定位銷、防轉螺銷等組成。
5．根據權利要求1所述的立式超聲珩磨裝置，其特征是碳刷裝在帶陶瓷襯套的絕緣座中并固定于外套孔中，在內外套之間裝有絕緣套，其上有銅環與碳刷相接觸，銅環通過導線與換能器輸入端相連。
6．根據權利要求1所述的立式超聲珩磨裝置，其特征是珩磨頭體與耦合桿節點凸緣相連接的各部均采用圓柱配合定心，油石座的軸向采用上下壓緊盤定位，用螺釘固定于珩磨頭體上，浮動機構設計在其上部，保證了同步浮動靈活。
7．根據權利要求1所述的立式超聲珩磨裝置，其特征是采用超硬磨料，優化工藝參數可實現平頂網紋珩磨。
全文摘要
本發明提供一種立式超聲珩磨裝置，它包括振動系統、珩磨頭體及連接套等，采用中心有通孔的專用壓電換能器與子振系統相連，并通過鈦合金耦合桿的節點凸緣與內套和連接套、珩磨頭體相連，使珩磨頭體不振動，能耗小、不發熱，換能器中心有通孔可裝加壓頂桿與漲縮機構相連，油石座的軸向采用上下壓緊盤定位，碳刷安裝在不旋轉的外套上，安全可靠，浮動機構設計在其上部，保證了同步浮動靈活，采用超硬磨料，可實現平頂網紋珩磨。
文檔編號B24B33/00GK1237498SQ9910812
公開日1999年12月8日 申請日期1999年6月9日 優先權日1999年6月9日
發明者袁藝, 祝錫晶, 辛志杰, 吳秀玲, 王純 申請人:華北工學院