一種二維超聲振動拋光加工裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種二維超聲振動拋光加工裝置及方法，屬于機械制造技術領域。二維超聲振動拋光工具通過螺釘緊固到機床z軸上，工件夾具通過螺釘固定到機床x軸上，機床x軸、機床y軸、機床z軸與機床主體通過調試后固定連接。本實用新型提供拋光加工切平面內的橢圓振動，由x向超聲振子和y向超聲振子的振動信號，在鉸鏈接頭處耦合二維振動，輸出到拋光拋光頭上，使得拋光拋光頭在加工區(qū)域獲得理想的瞬時隨機運動軌跡，振動合成的運動為拋光主運動，能夠在拋光頭不轉的前提下控制拋光力穩(wěn)定，拋光頭仿形能力強，能夠加工各種復雜曲面，為確定性拋光，實現(xiàn)拋光材料的穩(wěn)定均勻去除，僅需控制拋光力即可實現(xiàn)高效、高質拋光。
【專利說明】
一種二維超聲振動拋光加工裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型屬于機械制造技術領域。
【背景技術】
[0002]拋光作為超精密加工的最后一道工序，效率和精度這對矛盾的命題一直制約著拋光加工的發(fā)展，而橢圓振動拋光則很好的兼顧了這兩個矛盾的命題。自二十世紀六十年代隈部淳一郎創(chuàng)造性地將振動切削系統(tǒng)性應用與機械加工以來，振動輔助加工越來越受到切削加工研究者的青睞。從一維振動到二維振動輔助拋光，旨在提高效率和加工質量，超聲拋光應用也越來越廣泛。
[0003]已有應用于拋光的超聲加工，大多為輔助拋光手段，往往與旋轉加工或特種加工相結合應用，諸如公開號為CN102172852A的文獻公開了一種超聲磁流變復合拋光技術，一維超聲振動旨在改善磁流變拋光效果并提高效率，公開號為CN103817563A的文獻公開了一種適用于磨削和拋光的超聲振動輔助方法，旨在改善加工效果及微結構表面尖銳處破壞問題，公開號為CN203636513U的文獻公開了一種超聲輔助化學拋光，將一維超聲振動應用于化學拋光，改善研拋條件，等等。這些應用主要將超聲作為一種輔助手段，旨在改善效果，且由于工具主運動往往是高速回轉的，具有拋光力不穩(wěn)定性。
[0004]公開號為CN104476378A的文獻公開了一種單激勵超聲橢圓振動拋光裝置，拋光頭縱彎復合振動與工件的往復運動實現(xiàn)拋光，運動方式比較單一，能加工的面型受限；
[0005]公開號為CN1616568A的文獻公開了一種二維流體振動拋光裝置及方法，主要特點是成本低，但拋光為不確定去除，僅適應于平面光整，無法應用于確定性拋光。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型提供一種二維超聲振動拋光加工裝置，以解決拋光為不確定去除，拋光力不穩(wěn)定，加工面型受限的問題。
[0007]本實用新型采取的技術方案是:二維超聲振動拋光工具通過螺釘緊固到機床z軸上，工件夾具通過螺釘固定到機床X軸上，機床X軸、機床y軸、機床Z軸與機床主體通過調試后固定連接；
[0008]本實用新型所述二維超聲振動拋光工具的結構是:兩個振子固定法蘭座與振子固定法蘭蓋分別與X向超聲振子和y向超聲振子通過螺紋連接，兩個振子固定法蘭座垂直布置在工具系統(tǒng)支承座上且通過螺釘連接，從而將X向超聲振子和y向超聲振子垂直定位在同一平面內，X向超聲振子和y向超聲振子分別通過雙頭螺柱連接到鉸鏈接頭上，工具桿與拋光頭粘接后安裝在鉸鏈接頭的定位孔上，并通過工具抱緊螺釘夾緊。
[0009]所述X向超聲振子和y向超聲振子結構相同，均為階梯型，振子聯(lián)接法蘭分別在X向超聲振子和y向超聲振子的振動節(jié)點位置，且兩法蘭直徑和厚度相同，裝配時法蘭蓋從里側向外壓緊。
[0010]所述工具系統(tǒng)支承座通過螺紋固定有加強筋。[0011 ]所述雙頭螺柱兩端均為右螺旋螺紋。
[0012]所述鉸鏈接頭由兩個垂直并聯(lián)的柔性鉸鏈、兩個雙頭螺柱連接孔、工具桿安裝孔、工具桿夾緊孔組成。
[0013]本實用新型的優(yōu)點在于:提供拋光加工切平面內的橢圓振動，由X向超聲振子和y向超聲振子的振動信號，在鉸鏈接頭處親合二維振動，輸出到拋光拋光頭上，使得拋光拋光頭在加工區(qū)域獲得理想的瞬時隨機運動軌跡，振動合成的運動為拋光主運動，能夠在拋光頭不轉的前提下控制拋光力穩(wěn)定，拋光頭仿形能力強，能夠加工各種復雜曲面，為確定性拋光，實現(xiàn)拋光材料的穩(wěn)定均勻去除，僅需控制拋光力即可實現(xiàn)高效、高質拋光。
[0014]本實用新型提供的二維超聲振動拋光，在接觸區(qū)域拋光頭的瞬時軌跡隨機，使得待去除表面各向異性更突出，能夠獲得更加平整的表面；
[0015]本實用新型提供的二維超聲振動拋光，比一維振動功率大得多，加工效率會提高；且當X向超聲振子和y向超聲振子具有同一振幅和頻率、相位差為90度時，線速度大小是與頻率和振幅成正比而與時間無關的函數(shù)，據(jù)Preston經驗方程，單位時間去除深度與線速度成正比，振動頻率高達幾十KHz，數(shù)量級上比普通拋光要高得多，去除效率顯著提高;相比單向振動線速度為正弦曲線，而二維振動線速度是固定值時刻保持在峰值，保證最大量去除。
[0016]X向超聲振子和y向超聲振子后蓋板長度不同，使得各自變幅桿節(jié)點位置至鉸鏈接頭的長度相同，且該復合階梯型變幅桿能穩(wěn)定輸出較大的振幅。
[0017]鉸鏈接頭具有垂直并聯(lián)的柔性鉸鏈，具有放大振幅及實現(xiàn)鉸鏈接頭在X向振動和y向振動下的彎曲變形，從而將兩個垂直的縱向振動合成為工具桿在切平面內的二維振動。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0019]圖2是本實用新型二維超聲振動拋光工具的結構示意圖；
[0020]圖3是本實用新型二維超聲振動拋光工具安裝位結構示意圖；
[0021]圖4是本實用新型超聲振子結構不意圖；
[0022]圖5是本實用新型雙頭螺柱結構示意圖；
[0023]圖6是本實用新型鉸鏈接頭示意圖；
[0024]其中:1、機床主體，2、二維超聲振動拋光工具，3、工件夾具，4、機床X軸，5、機床y軸，6、機床z軸，201、x向超聲振子，202、振子固定法蘭座，203、振子固定法蘭蓋，204、工具系統(tǒng)支承座，205、雙頭螺柱，206、鉸鏈接頭，207、y向超聲振子，208、工具桿，209、工具抱緊螺釘，210、加強筋，211、振子聯(lián)接法蘭，212、拋光頭，2061、雙頭螺柱連接孔，2062、柔性鉸鏈，2063、工具桿安裝孔，2064、工具桿夾緊孔。
【具體實施方式】
[0025]二維超聲振動拋光工具2通過螺釘緊固到機床z軸6上，工件夾具3通過螺釘固定到機床X軸4上，機床X軸、機床y軸5、機床z軸6與機床主體I通過調試后固定連接；
[0026]本實用新型所述二維超聲振動拋光工具2的結構是:由201、x向超聲振子，202、振子固定法蘭座，203、振子固定法蘭蓋，204、工具系統(tǒng)支承座，205、雙頭螺柱，206、鉸鏈接頭，207、y向超聲振子，208、工具桿，209、工具抱緊螺釘，210、加強筋，212、拋光頭組成，兩個振子固定法蘭座202與振子固定法蘭蓋203分別與X向超聲振子201和y向超聲振子207通過螺紋連接，兩個振子固定法蘭座202垂直布置在工具系統(tǒng)支承座204上且通過螺釘連接，從而將X向超聲振子201和y向超聲振子207垂直定位在同一平面內，x向超聲振子和y向超聲振子分別通過雙頭螺柱205連接到鉸鏈接頭206上，工具桿208與拋光頭212粘接后安裝在鉸鏈接頭206的定位孔上，并通過工具抱緊螺釘209夾緊。
[0027]所述X向超聲振子201和y向超聲振子結構相同，均為階梯型，振子聯(lián)接法蘭211分別在X向超聲振子和y向超聲振子的振動節(jié)點位置，且兩法蘭直徑和厚度相同，裝配時法蘭蓋從里側向外壓緊。
[0028]所述工具系統(tǒng)支承座204通過螺紋固定有加強筋210。
[0029]所述雙頭螺柱205兩端均為右螺旋螺紋，使連接更穩(wěn)定。
[0030]所述鉸鏈接頭206由兩個垂直并聯(lián)的柔性鉸鏈2062、兩個雙頭螺柱連接孔2061、工具桿安裝孔2063、工具桿夾緊孔2064組成，計算聲波在鉸鏈接頭206的傳播波長，即可確定鉸鏈接頭外形尺寸，理論計算及仿真可優(yōu)化柔性鉸鏈2062尺寸，工具桿夾緊孔用以工具抱緊螺釘209的螺紋聯(lián)接。
【主權項】
1.一種二維超聲振動拋光加工裝置，工件夾具通過螺釘固定到機床X軸上，機床X軸、機床y軸、機床z軸與機床主體通過調試后固定連接，其特征在于:二維超聲振動拋光工具通過螺釘緊固到機床z軸上。2.根據(jù)權利要求1所述的一種二維超聲振動拋光加工裝置，其特征在于:所述二維超聲振動拋光工具的結構是:兩個振子固定法蘭座與振子固定法蘭蓋分別與X向超聲振子和y向超聲振子通過螺紋連接，兩個振子固定法蘭座垂直布置在工具系統(tǒng)支承座上且通過螺釘連接，從而將X向超聲振子和y向超聲振子垂直定位在同一平面內，X向超聲振子和y向超聲振子分別通過雙頭螺柱連接到鉸鏈接頭上，工具桿與拋光頭粘接后安裝在鉸鏈接頭的定位孔上，并通過工具抱緊螺釘夾緊。3.根據(jù)權利要求2所述的一種二維超聲振動拋光加工裝置，其特征在于:所述X向超聲振子和y向超聲振子結構相同，均為階梯型，振子聯(lián)接法蘭分別在X向超聲振子和y向超聲振子的振動節(jié)點位置，且兩法蘭直徑和厚度相同，裝配時法蘭蓋從里側向外壓緊。4.根據(jù)權利要求2所述的一種二維超聲振動拋光加工裝置，其特征在于:所述工具系統(tǒng)支承座通過螺紋固定有加強筋。5.根據(jù)權利要求2所述的一種二維超聲振動拋光加工裝置，其特征在于:所述雙頭螺柱兩端均為右螺旋螺紋。6.根據(jù)權利要求2所述的一種二維超聲振動拋光加工裝置，其特征在于:所述鉸鏈接頭由兩個垂直并聯(lián)的柔性鉸鏈、兩個雙頭螺柱連接孔、工具桿安裝孔、工具桿夾緊孔組成。
【文檔編號】B24B1/04GK205497132SQ201620238590
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】宋盾蘭, 趙繼, 周淑紅, 盧磊, 樊成, 張富, 王昕 , 曲興田, 冀世軍
【申請人】吉林大學