一种轴向超声振动辅助杯形砂轮及其使用方法与流程

本发明属于机械精密加工技术领域，涉及一种砂轮，具体涉及一种轴向超声振动辅助杯形砂轮及其使用方法。

背景技术：

随着我国工业技术的不断发展，机械工业中各种高硬度、高脆性的材料日益增多，硬脆性材料如工程陶瓷、蓝宝石等由于其良好的机械化学性能常常被用来制作精密元件，现已广泛应用于航空航天、半导体、汽车、化工等领域。与此同时，硬脆性材料的高硬度及高脆性使得其加工过程变得困难。用传统的磨削加工对这类材料进行加工的效率十分低下，磨具磨损严重，成品质量也难以保证。因此，需要一种高效、高质量的加工方法来满足硬脆性材料加工需求。

超声波辅助磨削技术是这几十年来开发的一种新型的磨削技术。实践表明，通过在磨削过程中对工具或是工件施加超声振动可以大大提高工件的磨削表面质量和磨削效率，并且能够延长工具的寿命。特别是在硬脆性材料加工领域，超声振动辅助磨削已经成为热点话题。将超声振动辅助磨削用于硬脆性材料加工将是未来发展的一个重要趋势。但目前还没有一种能够很好的结合超声辅助磨削的磨削工具。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种轴向超声振动辅助杯形砂轮及其使用方法，在杯形砂轮的磨削过程中，对其施加一定方式的超声振动，提高杯形砂轮对硬脆性材料的加工效率和表面质量，并能有效地延长砂轮的工作时间、降低工艺成本，对硬脆性材料的加工技术具有重要意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种轴向超声振动辅助杯形砂轮，包括环形的基盘，该基盘上周向均匀间隔地布置有若干超声振动单元；该超声振动单元包括上下布置且依次相连的振动磨块、超声变幅杆和超声换能器；振动磨块位于基盘上侧，超声换能器位于基盘下侧，超声变幅杆固接在基盘且平行于基盘轴向方向布置；该振动磨块呈圆弧形块状，若干超声振动单元的若干振动磨块相互拼接形成类圆环状的砂轮磨削部分；通过超声换能器推动超声变幅杆产生沿其轴向的超声振动并带动振动磨块相对基盘产生沿基盘轴向的超声振动。

一实施例中：还包括底盖，该底盖固接在基盘下部，所述超声换能器位于基盘与底盖之间。

一实施例中：还包括顶盖，顶盖固接在基盘上部，该顶盖包括装接在一起的内盖和外盖，所述超声变幅杆和至多部分振动磨块位于内盖和外盖之间。

一实施例中：所述超声变幅杆通过法兰固接在基盘。

一实施例中：所述超声换能器包括两盖板和设于两盖板之间的若干电极铜片和若干压电振子，该若干电极铜片和若干压电振子交替叠压在一起。

一实施例中：所述振动磨块表面无磨粒。

一实施例中：所述振动磨块表面设有单层磨粒或多层磨粒。

一实施例中：所述磨粒为超硬磨粒或游离磨粒。

一实施例中：所述超硬磨粒为金刚石磨粒或CBN(立方氮化硼)磨粒；所述游离磨粒为SiC磨粒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

上述轴向超声振动辅助杯形砂轮的使用方法，包括：

1)将该轴向超声振动辅助杯形砂轮装接在电机上，并通过导电滑环将超声电源与超声换能器相连；

2)通过电机带动该轴向超声振动辅助杯形砂轮旋转，在超声电源作用下超声换能器推动超声变幅杆产生沿其轴向的超声振动并带动振动磨块相对基盘产生沿基盘轴向的超声振动，从而使砂轮磨削部分对待加工产品进行磨削。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、根据基盘的具体尺寸、单个振动磨块的具体尺寸和磨削工作需要，可以适当调节超声振动单元的个数，满足不同磨削工作的需要

2、振动磨块表面可以无磨粒，作为游离磨料磨削加工的工具；或者振动磨块可为固接磨粒的磨块，适用于各种磨削工艺和场合。

3、超声振动单元的超声振动的振幅和频率可以根据使用的需要合理调节。

4、本发明尤其适用于加工硬脆性材料，有利于提高硬脆性材料的加工效率与成品质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的轴向超声振动辅助杯形砂轮整体外观示意图之一。

图2为本发明的轴向超声振动辅助杯形砂轮整体外观示意图之二。

图3为本发明的轴向超声振动辅助杯形砂轮立体分解示意图之一。

图4为本发明的轴向超声振动辅助杯形砂轮立体分解示意图之二。

图5为本发明的超声振动单元立体分解示意图。

图6为本发明的超声换能器立体分解示意图。

附图标记：基盘10；

超声振动单元20；超声换能器21，上盖板211，下盖板212，电极铜片213，压电振子214；超声变幅杆22；振动磨块23；

法兰30；

底盖40；

顶盖50，内盖51，外盖52。

具体实施方式

下面通过实施例具体说明本发明的内容：

请查阅图1至图6，一种轴向超声振动辅助杯形砂轮，包括：

基盘10，呈圆环形，其内圆和外圆为同心圆；该轴向超声振动辅助杯形砂轮可通过基盘10内圆开口处的中心孔装接在电机主轴上；

若干超声振动单元20，在基盘10上周向均匀间隔布置，相邻的超声振动单元20之间形成一定的夹角；该超声振动单元20包括上下布置且依次相连的振动磨块23、超声变幅杆22和超声换能器21；振动磨块23位于基盘10上侧，超声换能器21位于基盘10下侧，超声变幅杆22通过位于其节面处的法兰30固接在基盘10，且超声变幅杆22的轴线沿平行于基盘10轴向方向布置；所述振动磨块23呈圆弧形块状，通过螺钉固接在超声变幅杆22，若干超声振动单元20的若干振动磨块23相互拼接形成杯形砂轮的类圆环状的磨削部分，振动磨块23的内壁面、外壁面(此处将靠近基盘10环心的方向定义为“内”，相对的，远离环心的方向定义为“外”)和顶面均可用作磨削工作面；所述超声换能器21包括上盖板211、下盖板212以及设于上下两盖板之间的若干电极铜片213和若干压电振子214，该若干电极铜片213和若干压电振子214交替叠压在一起；超声换能器21的压电振子214能推动超声变幅杆22，使超声变幅杆22产生一定频率和振幅的沿其轴向的超声振动，并带动振动磨块23产生相对基盘10且沿基盘10轴向的超声振动。

此外，还包括底盖40和顶盖50，底盖40通过螺钉固接在基盘10下部，所述超声换能器21位于基盘10与底盖40之间；顶盖50通过螺钉固接在基盘10上部，包括装接在一起的内盖51和外盖52，所述超声变幅杆22位于内盖51和外盖52之间，振动磨块23的下半部分也可位于内盖51和外盖52之间。这样，只有磨削部分暴露在外，保证了杯形砂轮外观的整洁美观。

上述轴向超声振动辅助杯形砂轮的使用方法如下：

1)将该轴向超声振动辅助杯形砂轮通过基盘10的中心孔装接在电机主轴上，并通过导电滑环将超声电源与超声换能器21相连；

2)通过电机带动该轴向超声振动辅助杯形砂轮旋转，同时在超声电源作用下，超声换能器21将电能转换为超声波，推动超声变幅杆22产生沿其轴向的超声振动，并带动振动磨块23产生沿基盘10轴向的超声振动，这样，砂轮磨削部分即可对待加工产品产生超声辅助磨削加工，大大提高零件的加工效率和加工精度。

根据需要，所述振动磨块23表面可以无磨粒，适用于游离磨粒的超声辅助研磨和抛光。或者，振动磨块23的磨削工作面上可通过电镀、钎焊等方法设置单层磨粒，或通过烧结等方法在磨削工作面上设置多层磨粒，磨粒可以为超硬磨粒(如金刚石磨粒、CBN磨粒)或游离磨粒(如SiC磨粒)等，适用于各种磨削工艺和场合。同时，根据基盘10的具体尺寸、单个振动磨块23的具体尺寸，可以适当调节超声振动单元20的个数，满足不同的磨削工作需要。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。