專利名稱：一種超聲橢圓振動無心磨削裝置及其應(yīng)用原理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲橢圓振動無心磨削裝置，特別是一種微細零件的無心磨削裝置及其應(yīng)用原理，微細零件為直徑0.5mm以下的工件。
背景技術(shù)：
目前，通常無心磨削在進行外圓磨削時，工件放在砂輪與導(dǎo)輪之間，由其下方的托板支承，并由導(dǎo)輪帶動旋轉(zhuǎn)。在傳統(tǒng)無心磨削技術(shù)中，為獲得理想的形狀公差、表面精度和較高的加工效率，無心磨床必須具備高剛性、相對較大的砂輪及導(dǎo)輪，并要對導(dǎo)輪的運動進行精確控制。工件加工精度依賴于導(dǎo)輪的圓度及其旋轉(zhuǎn)精度，高精度的修整技術(shù)及高旋轉(zhuǎn)精度的主軸對于導(dǎo)輪來說必不可少，因此在無心磨床上需要安裝附加的旋轉(zhuǎn)控制部件及修整裝置等。由于結(jié)構(gòu)的局限，傳統(tǒng)無心磨削設(shè)備不適合于直徑小于0.5mm的微細零件的加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供了一種微細零件的超聲橢圓振動無心磨削裝置及其應(yīng)用原理，來解決微細零件的無心磨削問題，同時可有效避免由導(dǎo)輪造成的圓度誤差及導(dǎo)輪主軸造成的旋轉(zhuǎn)誤差，提高工件旋轉(zhuǎn)精度。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種超聲橢圓振動無心磨削裝置包括主砂輪和用于支撐工件的托板，主砂輪旁設(shè)有超聲振動板，托板置于主砂輪和超聲振動板之間的間隙下方，超聲振動板連接有微進給裝置，超聲振動板由彈性金屬板和壓電陶瓷組成，彈性金屬板上設(shè)有偶數(shù)塊壓電陶瓷，每兩個相間隔的壓電陶瓷連接有一功率放大器，每個第一功率放大器均與一信號發(fā)生器相連，彈性金屬板的接觸工件的端面設(shè)有第一溝槽，托板的上表面為斜面，彈性金屬板的接觸工件的端面置于斜面上，斜面也設(shè)有與第一溝槽相匹配的第二溝槽。
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本發(fā)明的進一步改進在于:彈性金屬板的端面固結(jié)有厚度為0.5mm的摩擦片。本發(fā)明的進一步改進在于:加工的工件的直徑在0.5mm以下?！N超聲橢圓振動無心磨削裝置的應(yīng)用原理，超聲振動板由所述壓電陶瓷粘結(jié)在彈性金屬板上構(gòu)成，由信號發(fā)生器產(chǎn)生相位差為V的兩個交流信號，并通過兩個功率放大器放大后施加在彈性金屬板上，通過合成所述彈性金屬板上彎曲和縱向兩個方向的振動，在彈性金屬板的端面產(chǎn)生超聲橢圓振動，在進行無心磨削加工時，由彈性金屬板和托板支撐工件，工件的旋轉(zhuǎn)運動由工件與彈性金屬板之間的摩擦力控制，工件圓周速度與彈性金屬板端面接觸處的橢圓振動的線速度相同。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:本發(fā)明可以對直徑小于0.5mm的微細零件進行無心磨削加工，本發(fā)明通過超聲橢圓振動板取代傳統(tǒng)無心磨床中導(dǎo)向輪的作用，由于本發(fā)明利用超聲橢圓振動板代替了目前無心磨削裝置中導(dǎo)向輪及其相關(guān)的附加裝置，結(jié)構(gòu)得以簡化，對于直徑0.5mm以下的微細工件可以通過本發(fā)明進行加工，而且，這種方法能有效避免由導(dǎo)輪造成的圓度誤差及導(dǎo)輪主軸造成的旋轉(zhuǎn)誤差，提高工件旋轉(zhuǎn)精度，保證了磨削質(zhì)量。


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圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為彈性金屬板和托板的局部結(jié)構(gòu)示意 圖中標(biāo)號:1_主砂輪、2-托板、3-彈性金屬板、4-壓電陶瓷、5-功率放大器、6-信號發(fā)生器、7-第一溝槽、8-第二溝槽、9-工件。
具體實施方式
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為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。如圖1示出了本發(fā)明一種所述超聲橢圓振動無心磨削裝置，包括主砂輪I和用于支撐工件9的托板2，主砂輪I旁設(shè)有超聲振動板，托板2置于主砂輪I和超聲振動板之間的間隙下方，超聲振動板連接有微進給裝置，超聲振動板由彈性金屬板3和壓電陶瓷4組成，彈性金屬板3上設(shè)有偶數(shù)塊壓電陶瓷4，每兩個相間隔的壓電陶瓷4連接有一功率放大器5，每個第一功率放大器5均與一信號發(fā)生器6相連，彈性金屬板3的接觸工件的端面設(shè)有第一溝槽7，托板2的上表面為斜面， 彈性金屬板3的接觸工件的端面置于所述斜面上，斜面也設(shè)有與第一溝槽7相匹配的第二溝槽8，通過這種開設(shè)溝槽的結(jié)構(gòu)，使得彈性金屬板3與托板2的空間結(jié)構(gòu)非常精密，解決以往磨削微細工件時產(chǎn)生空間干涉的問題，彈性金屬板3的端面固結(jié)有厚度為0.5mm的摩擦片，彈性金屬板端面和工件間保持有足夠的摩擦力。一種超聲橢圓振動無心磨削裝置的應(yīng)用原理，超聲振動板由壓電陶瓷5粘結(jié)在彈性金屬板3上構(gòu)成，由信號發(fā)生器6產(chǎn)生相位差為Ψ的兩個交流(AC)信號(超過20kHz)，通過功率放大器5放大后施加在壓電陶瓷5上，通過合成彈性金屬板3上彎曲和縱向兩個方向的振動，在板的端面產(chǎn)生超聲橢圓振動，在進行無心磨削加工時，由彈性金屬板3及其下的托板2支撐工件9，工件9的旋轉(zhuǎn)運動由工件9與彈性金屬板3之間的摩擦力控制，工件9圓周速度與彈性金屬板3端面接觸處的橢圓振動的線速度相同。為了能夠磨削直徑0.5mm以下的工件，在彈性金屬板的端面和托板的支撐斜面開有相互配合的溝槽，配合關(guān)系如圖2，通過調(diào)節(jié)可以保證振動板端面、托板、磨削砂輪和工件的正確空間幾何關(guān)系。在磨削加工中，磨削主砂輪首先朝托板方向移動直至和托板發(fā)生干涉前停止前進，然后，微進給裝置帶動振動板和工件以0.lmm/min的速度朝主砂輪方向進給，在工件開始磨削直到完成所要磨削的最終尺寸后微進給裝置帶動工件沿反方向退回。微進給裝置由步進電機、滾珠絲杠、絲杠套組成，超聲振動板下方連有絲杠套，絲杠套內(nèi)設(shè)有滾珠絲杠，滾珠絲杠的一端連有步進電機，絲杠套置于直線導(dǎo)軌上。本裝置在對直徑小于0.5mm的微細零件進行無心磨削加工時,是通過超聲橢圓振動板取代傳統(tǒng)無心磨床中導(dǎo)向輪的作用，超聲振動板由壓電陶瓷粘結(jié)在彈性金屬板上構(gòu)成，由信號發(fā)生器產(chǎn)生相位差為Ψ的兩個交流(AC)信號(超過20kHz)，通過功率放大器放大后施加在壓電陶瓷上，通過合成彈性金屬板上彎曲和縱向兩個方向的振動，在板的端面產(chǎn)生超聲橢圓振動，在進行無心磨削加工時，由彈性金屬板及其下的托板支撐工件，工件的旋轉(zhuǎn)運動由工件與彈性金屬板之間的摩擦力控制，工件圓周速度與彈性金屬板端面接觸處的橢圓振動的線速度相同。由于本發(fā)明利用超聲橢圓振動板代替了目前無心磨削裝置中導(dǎo)向輪及其相關(guān)的附加裝置，結(jié)構(gòu)得以簡化，對于直徑0.5mm以下的微細工件可以通過本發(fā)明進行加工，而且，這種方法能有效避免由導(dǎo)輪造成的圓度誤差及導(dǎo)輪主軸造成的旋轉(zhuǎn)誤差，提高工件旋轉(zhuǎn)精度 ，保證了磨削質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種超聲橢圓振動無心磨削裝置，所述無心磨削裝置包括主砂輪(I)和用于支撐工件的托板(2)，其特征在于:所述主砂輪(I)旁設(shè)有超聲振動板，所述托板(2)置于所述主砂輪(I)和所述超聲振動板之間的間隙下方，所述超聲振動板連接有微進給裝置，所述超聲振動板由彈性金屬板(3)和壓電陶瓷(4)組成，所述彈性金屬板(3)上設(shè)有偶數(shù)塊壓電陶瓷(4)，每兩個相間隔的所述壓電陶瓷(4)連接有一功率放大器(5)，每個所述第一功率放大器(5)均與一信號發(fā)生器(6)相連，所述彈性金屬板(3)的接觸工件的端面設(shè)有第一溝槽(7)，所述托板(2)的上表面為斜面，所述彈性金屬板(3)的接觸工件的端面置于所述斜面上，所述斜面也設(shè)有與所述第一溝槽(7)相匹配的第二溝槽(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超聲橢圓振動無心磨削裝置，其特征在于:所述彈性金屬板(3)的端面固結(jié)有厚度為0.5mm的摩擦片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超聲橢圓振動無心磨削裝置，其特征在于:加工的工件的直徑在0.5mm以下。
4.一種超聲橢圓振動無心磨削裝置的應(yīng)用原理，其特征在于:所述超聲振動板由所述壓電陶瓷(4)粘結(jié)在彈性金屬板(3)上構(gòu)成，由所述信號發(fā)生器(6)產(chǎn)生相位差為Ψ的兩個交流信號，并通過兩個功率放大器放大后施加在彈性金屬板(3)上，通過合成所述彈性金屬板(3)上彎曲和縱向兩個方向的振動，在所述彈性金屬板(3)的端面產(chǎn)生超聲橢圓振動，在進行無心磨削加工時，由所述彈性金屬板(3)和所述托板(2)支撐工件，工件的旋轉(zhuǎn)運動由工件與所述彈性金屬板(3)之間的摩擦力控制，工件圓周速度與所述彈性金屬板(3)端面接觸處的橢圓振動的線速度 相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲橢圓振動無心磨削裝置，其裝置包括主砂輪和用于支撐工件的托板，主砂輪旁設(shè)有超聲振動板，超聲振動板連接有微進給裝置，超聲振動板由彈性金屬板和壓電陶瓷組成，彈性金屬板上設(shè)有偶數(shù)塊壓電陶瓷，每兩個相間隔的壓電陶瓷連接有一功率放大器，每個第一功率放大器均與一信號發(fā)生器相連，彈性金屬板的接觸工件的端面設(shè)有第一溝槽，托板的上表面為斜面，斜面也設(shè)有與第一溝槽相匹配的第二溝槽；應(yīng)用原理為在加工中超聲振動板和托板共同支撐和控制工件的運動，進行微細零件磨削加工。本發(fā)明可以對直徑小于0.5mm的微細零件進行無心磨削加工，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、誤差小、精度高、質(zhì)量高的有優(yōu)點。
文檔編號B24B5/18GK103231286SQ20131016979
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者范玉峰 申請人:南通龍匯光電技術(shù)有限公司