專利名稱：超聲珩鉸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磨削加工領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲珩鉸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
珩鉸是利用金剛石鉸刀代替珩磨頭上的油石，在珩磨機(jī)、鏜床或?qū)Ｓ脵C(jī)床上利用原有的工裝、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)以鉸代珩，達(dá)到穩(wěn)定的尺寸精度。珩鉸只需一次往復(fù)運(yùn)動即可完成加工。加工余量通常為0.01～0.08mm。
傳統(tǒng)珩鉸方法存在下述問題(1)加工效率低。
(2)表面質(zhì)量差(3)珩鉸銅、鋁、鈦合金、低碳鋼等韌性材料時(shí)，金剛石磨粒表面會被韌性材料磨屑堵塞和粘結(jié)，導(dǎo)致金剛石鉸刀失效，破壞已加工表面質(zhì)量。
(4)珩鉸硬質(zhì)合金、陶瓷、硅、淬火鋼等硬脆材料時(shí)，金剛石磨料磨損加劇，易脫落，壽命低，效率低。
(5)珩鉸薄壁管時(shí)，存在噪聲大、管件扭曲變形、加工精度低等問題。
(6)珩鉸力大，被加工件易變形。
(7)珩鉸溫度高。
(8)切削液不能進(jìn)入金剛石磨粒加工區(qū)，難以有效發(fā)揮作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超聲珩鉸系統(tǒng)。
超聲珩鉸系統(tǒng)在主軸箱體上設(shè)有電動機(jī)，電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)動軸相接，轉(zhuǎn)動軸另一端設(shè)有小帶輪，小帶輪經(jīng)皮帶與超聲珩鉸機(jī)構(gòu)的大帶輪，超聲珩鉸機(jī)構(gòu)具有相連接的小套筒、壓電換能器、超聲聚能器、電鍍金剛石工具、硬質(zhì)合金鉸刀相接，小套筒上端設(shè)有電極套，在主軸箱體的箱蓋上設(shè)有超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器與電極套相接，轉(zhuǎn)動軸與主軸箱體間設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承機(jī)構(gòu)，超聲珩鉸機(jī)構(gòu)與主軸箱體間設(shè)有珩鉸軸承機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明具有珩鉸力小、珩鉸溫度低、加工效率高、表面質(zhì)量好、尺寸一致性高、金剛石磨粒不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)


圖1是超聲珩鉸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中下氈封油圈1、螺釘2、第三軸承3、套筒4、銷5、主軸6、對項(xiàng)螺母7、螺釘8、觀察孔蓋9、緊固件10、擋板11、軸承12、螺釘13、大皮帶輪14、鍵15、墊圈16、螺母17、小套筒18、螺釘19、電極套20、螺釘21、箱蓋22、超聲波發(fā)生器23、螺母24、墊圈25、鍵26、軸套27、小皮帶輪28、皮帶29、上軸承端蓋30、上氈封油圈31、鍵32、第一軸承33、下軸承端蓋34、下氈封油圈35、聯(lián)軸器36、電動機(jī)37、轉(zhuǎn)動軸38、主軸箱體39、軸承端蓋40、壓電換能器41、超聲聚能器42、電鍍金剛石工具43、硬質(zhì)合金鉸刀44、長螺釘45、緊固連接螺釘46；圖2(a)是超聲珩鉸系統(tǒng)的壓電換能器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中螺母47、后端蓋48、壓電陶瓷片49、電極50、前端蓋51；圖2(b)是超聲珩鉸系統(tǒng)的壓電換能器側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示它是在主軸箱體39上設(shè)有電動機(jī)37，電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器36與轉(zhuǎn)動軸38相接，轉(zhuǎn)動軸另一端設(shè)有小皮帶輪28，小皮帶輪28經(jīng)皮帶29與超聲珩鉸機(jī)構(gòu)的大皮帶輪14，超聲珩鉸機(jī)構(gòu)具有相連接的小套筒18、壓電換能器41、超聲聚能器42、電鍍金剛石工具43、硬質(zhì)合金鉸刀44相接，小套筒18上端設(shè)有電極套，在主軸箱體的箱蓋22上設(shè)有超聲波發(fā)生器23，超聲波發(fā)生器23與電極套20相接，轉(zhuǎn)動軸38與主軸箱體39間設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承機(jī)構(gòu)，超聲珩鉸機(jī)構(gòu)與主軸箱體39間設(shè)有珩鉸軸承機(jī)構(gòu)。
超聲聚能器42為圓錐形金屬件。轉(zhuǎn)動軸承機(jī)構(gòu)具有上軸承端蓋30、上氈封油圈31、兩第一軸承33、下氈封油圈35、下軸承端蓋34。珩鉸軸承機(jī)構(gòu)具有第二軸承12、第三軸承3、下氈封油圈1、下軸承端蓋。
如圖2所示，壓電換能器41具有依次相連接的螺母47、后端蓋48、壓電陶瓷片49、電極50、前端蓋51。
珩鉸工具由二部分構(gòu)成前端設(shè)有硬質(zhì)合金鉸刀44、后端設(shè)有電鍍金剛石工具43。電動機(jī)37通過聯(lián)軸器36帶動轉(zhuǎn)動軸38旋轉(zhuǎn)，安裝在轉(zhuǎn)動軸38上的小帶輪28通過皮帶29帶動大帶輪14旋轉(zhuǎn)，從而帶動主軸6旋轉(zhuǎn)。壓電換能器41、超聲聚能器42、電鍍金剛石工具43和硬質(zhì)合金鉸刀44通過超聲聚能器節(jié)點(diǎn)處的厚法蘭盤和長螺釘46與主軸6聯(lián)接在一起，超聲聚能器節(jié)點(diǎn)處的厚法蘭盤外園設(shè)有長錐面，它與主軸6內(nèi)孔的長錐面安裝在一起，可以保證超聲聚能器42、電鍍金剛石工具43、硬質(zhì)合金鉸刀44與主軸6之間的同軸度。電鍍金剛石工具43節(jié)點(diǎn)處不設(shè)金剛石磨粒。
本發(fā)明采用超聲波發(fā)生器將220V或380V、50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號，壓電換能器利用逆壓電效應(yīng)將超聲波發(fā)生器輸出的電振蕩信號轉(zhuǎn)換成超聲頻機(jī)械振動，超聲聚能器將壓電換能器的振動放大后傳遞給珩鉸刀。超聲珩鉸機(jī)構(gòu)通過設(shè)置在超聲聚能器位移節(jié)點(diǎn)處的法蘭盤固定在機(jī)床主軸上。
超聲珩鉸過程中，給珩鉸刀施加一個(gè)超聲頻縱向振動，從而有效的解決傳統(tǒng)珩鉸方法中存在的問題。
超聲珩鉸裝置有三個(gè)運(yùn)動(1)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(2)直線往復(fù)運(yùn)動(3)珩鉸刀縱向超聲頻振動。
其中，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線往復(fù)運(yùn)動速度由數(shù)控系統(tǒng)控制。
珩鉸刀是在鋼質(zhì)基體上電鍍金剛石磨粒制成的，然后修磨到需要的孔徑尺寸。珩鉸刀比珩鉸頭具有更多鋒銳的切削刃，所以它比珩磨頭短。由于刀體短，前后需要很好的導(dǎo)向。
珩鉸余量不宜過大，應(yīng)根據(jù)被加工零件孔徑大小和金剛石粒度決定，一般不超過0.03mm。預(yù)加工孔的尺寸公差需嚴(yán)格控制，以避免金剛石層從珩鉸刀基體上剝落。當(dāng)加工余量大于0.03mm時(shí)，需在珩鉸刀前面套裝一把斜刃硬質(zhì)合金鉸刀，二者直徑之差即為珩鉸余量。
超聲珩鉸系統(tǒng)主要用于孔類零件的大批量生產(chǎn)，尤其適用于不便采用主動測量的小孔、間斷孔、韌性材料、硬脆材料的高效精密加工。
為了保證加工質(zhì)量和刀具耐用度，可通過珩鉸刀上設(shè)置的螺旋槽加注冷卻潤滑液。
超聲珩鉸系統(tǒng)電鍍金剛石工具和硬質(zhì)合金鉸刀直徑為Φ5～Φ130mm，轉(zhuǎn)速50～2000r/min，直線運(yùn)動進(jìn)給速度10～1000mm/min。
超聲珩鉸系統(tǒng)諧振頻率f≥14.6kHz，工具振幅a＝12～100μm。
使用超聲珩鉸系統(tǒng)加工時(shí)，先用硬質(zhì)合金鉸刀切除大余量，再用電鍍金剛石工具切除0.005～0.02mm的余量。為了保證超聲珩鉸時(shí)能均勻地去除加工余量，必須使超聲珩鉸系統(tǒng)電鍍金剛石工具和硬質(zhì)合金鉸刀浮動，或工件浮動。
實(shí)施例超聲珩鉸系統(tǒng)諧振頻率f＝20.3kHz，振幅35μm，功率300W，工具直徑Φ19、Φ21、Φ28mm，孔深35mm。加工材質(zhì)20鋼、LY12鋁合金、H62黃銅。加工余量0.01～0.03mm。主軸轉(zhuǎn)速350～500rpm，進(jìn)給速度1.3m/min。金剛石磨料120#、280#。
切削液機(jī)油加工時(shí)間1～2min超聲珩鉸后表面光滑，加工精度滿足產(chǎn)品要求。
權(quán)利要求
1.一種超聲珩鉸系統(tǒng)，其特征在于在主軸箱體(39)上設(shè)有電動機(jī)(37)，電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器(36)與轉(zhuǎn)動軸(38)相接，轉(zhuǎn)動軸另一端設(shè)有小皮帶輪(28)，小皮帶輪(28)經(jīng)皮帶(29)與超聲珩鉸機(jī)構(gòu)的大皮帶輪(14)，超聲珩鉸機(jī)構(gòu)具有相連接的小套筒(18)、壓電換能器(41)、超聲聚能器(42)、電鍍金剛石工具(43)、硬質(zhì)合金鉸刀(44)相接，超聲聚能器(42)節(jié)點(diǎn)處設(shè)有厚法蘭盤，小套筒(18)上端設(shè)有電極套(20)，在主軸箱體的箱蓋(22)上設(shè)有超聲波發(fā)生器(23)，超聲波發(fā)生器(23)與電極套(20)相接，轉(zhuǎn)動軸(38)與主軸箱體(39)間設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承機(jī)構(gòu)，超聲珩鉸機(jī)構(gòu)與主軸箱體(39)間設(shè)有珩鉸軸承機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲珩鉸系統(tǒng)，其特征在于所述的壓電換能器(41)具有依次相連接的螺母(17)、后端蓋(18)、壓電陶瓷片(19)、電極(20)、前端蓋(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲珩鉸系統(tǒng)，其特征在于所述的、超聲聚能器(42)為圓錐形金屬件，超聲聚能器節(jié)點(diǎn)處的厚法蘭盤外園設(shè)有長錐面，它與主軸6內(nèi)孔的長錐面安裝在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲珩鉸系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動軸承機(jī)構(gòu)具有上軸承端蓋(30)、上氈封油圈(31)、兩第一軸承(33)、下氈封油圈(35)、下軸承端蓋(34)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲珩鉸系統(tǒng)，其特征在于所述的珩鉸軸承機(jī)構(gòu)具有第二軸承(12)、第三軸承(3)、下氈封油圈(1)、下軸承端蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲珩鉸系統(tǒng)，其特征在于所述的電鍍金剛石工具(43)、硬質(zhì)合金鉸刀(44)的直徑為Φ5～Φ130mm，轉(zhuǎn)速為50～2000r/min，直線運(yùn)動進(jìn)給速度為10～1000mm/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲珩鉸系統(tǒng)。在主軸箱體上設(shè)有電動機(jī)，電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)動軸相接，轉(zhuǎn)動軸另一端設(shè)有小皮帶輪，小皮帶輪經(jīng)皮帶與超聲珩鉸機(jī)構(gòu)的大皮帶輪，超聲珩鉸機(jī)構(gòu)具有相連接的小套筒、壓電換能器、超聲聚能器、電鍍金剛石工具、硬質(zhì)合金鉸刀相接，小套筒上端設(shè)有電極套，超聲波發(fā)生器與電極套相接，在主軸箱體的箱蓋上設(shè)有超聲波發(fā)生器，轉(zhuǎn)動軸與主軸箱體間設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承機(jī)構(gòu)，超聲珩鉸機(jī)構(gòu)與主軸箱體間設(shè)有珩鉸軸承機(jī)構(gòu)。本發(fā)明具有珩鉸力小、珩鉸溫度低、加工效率高、表面質(zhì)量好、尺寸一致性高、金剛石磨粒不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23P23/00GK1724209SQ200510050030
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者張?jiān)齐? 羅茂行 申請人:杭州電子科技大學(xué)