一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一磨盤裝置，尤其涉及一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤。
【背景技術(shù)】
[0002]工程陶瓷、光學(xué)玻璃、人工晶體等硬脆性材料因具有硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、不易氧化、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。然而，這些硬脆性材料具有極高的硬度和脆性，其加工十分困難，尤其是一些薄片狀的光電平板零件的加工，不僅要求具有較高的形狀精度，也要求具有較高的加工表面質(zhì)量。目前針對(duì)硬脆性材料的這類薄片零件的加工主要采用游離磨料雙面研磨和拋光的加工方法。但由于游離磨料研磨加工自身的特點(diǎn)使得加工后零件的形狀精度較差，且加工效率較低。隨著機(jī)床裝備和砂輪制備技術(shù)的發(fā)展，近年來已有企業(yè)采用固結(jié)磨料砂輪對(duì)其進(jìn)行雙端面磨削加工，以便提高零件加工的形狀精度和加工效率，但相對(duì)游離磨料的研磨加工，雙端面磨削加工存在加工損傷大，零件容易破裂，加工表面質(zhì)量較差等問題。
[0003]超聲振動(dòng)輔助磨削是近幾十年發(fā)展和應(yīng)用的一種新型磨削加工方法，大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，超聲振動(dòng)輔助磨削在加工硬脆性難加工材料時(shí)具有普通磨削無法比擬的工藝效果，具有加工效率高，加工損傷小，零件表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。因此，將超聲輔助磨削加工技術(shù)用于對(duì)硬材料薄片零件的雙端面磨削加工，對(duì)減小零件加工損傷、提高加工效率和表面加工質(zhì)量具有重要意義。
[0004]然而，在超聲振動(dòng)輔助磨削加工中，由于超聲振動(dòng)裝置自身的特點(diǎn)，使得超聲振動(dòng)往往只能施加在較小的工件或工具上，很難實(shí)現(xiàn)大尺寸磨盤或工件的超聲振動(dòng)。而在硬脆性材料薄片零件的雙端面磨削加工中，為了保證生產(chǎn)效率，往往采用大尺寸磨盤加工。因此，如何將超聲振動(dòng)用于輔助硬脆性薄片零件的雙端面磨削加工已成為技術(shù)難點(diǎn)?；诖耍景l(fā)明提出一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤的設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤，可用于超聲輔助端面磨削、超聲輔助研磨和拋光，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)零件大的批量超聲端面磨削、研磨和拋光加工，大大提高零件的加工效率和加工精度。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤，包括:外蓋、內(nèi)蓋、基盤以及若干磁力支撐座、變幅桿支撐座和超聲振動(dòng)塊；
[0007]所述若干個(gè)超聲振動(dòng)塊沿基盤圓周方向均勻分布，拼成一個(gè)大尺寸的圓環(huán)形磨盤，實(shí)現(xiàn)磨盤的徑向超聲振動(dòng)；所述超聲振動(dòng)塊由超聲換能器、變幅桿、磁力桿和磨塊組成；所述每個(gè)超聲振動(dòng)塊一端通過變幅桿零振幅處固定與基盤上，另一端則通過安裝在基盤上的磁力支撐座對(duì)超聲振動(dòng)塊末端的磁力桿通過磁力進(jìn)行支撐；所述相鄰超聲振動(dòng)塊在基盤周向成一定夾角，且相鄰磨塊間存在較小縫隙，縫隙采用一種較軟材料填充，起到密封作用；所述內(nèi)蓋安裝與基盤同心圓的內(nèi)圈，所述外蓋安裝于基盤同心圓的外圈；所述基盤為同心圓狀，其中心孔用于裝接電機(jī)主軸，通過電機(jī)帶動(dòng)所述磨塊旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)端面磨削加工；超聲信號(hào)通過電刷和線圈傳遞給超聲變幅桿，通過超聲變幅桿的軸向振動(dòng)帶動(dòng)磨塊做相對(duì)于基盤的徑向振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)超聲輔助端面磨削加工。
[0008]優(yōu)選的，所述超聲換能器包括壓電振子；所述壓電振子推動(dòng)磨塊產(chǎn)生一定頻率和振幅的超聲振動(dòng)；所述磁力桿上兩個(gè)第一環(huán)形磁鐵與磁力支撐座上兩個(gè)第二環(huán)形磁鐵的位置相匹配且連接處的極性相同，使磁力桿在磁力支撐座上實(shí)現(xiàn)無接觸的支撐作用。
[0009]優(yōu)選的，所述磨塊包括磨料塊和磨塊基座；所述磨塊前端的磨料塊與磨塊基座為楔形配合，磨塊后端的磨料塊與磨塊基座為直角配合；所述磨料塊與磨塊基座間通過彈性墊圈和螺栓進(jìn)行固定。
[0010]優(yōu)選的，所述磨塊表面采用電鍍或釬焊的方法做成單層磨?；蛩瞿K表面采用燒結(jié)的方法做成多層磨料的磨塊；所述磨塊上磨料可以采用超硬磨料，也可以采用普通磨料；所述磨塊表面若無磨粒，可用于游離磨粒的超聲輔助研磨和拋光。
[0011]優(yōu)選的，所述磨塊個(gè)數(shù)，可根據(jù)大尺寸磨盤的具體尺寸、單個(gè)振動(dòng)塊的尺寸以及工作需要合理調(diào)整。
[0012]優(yōu)選的，所述磨塊沿基盤圓周均勻分布，相鄰磨塊間存在一定縫隙，縫隙中用柔軟材料填充。
[0013]優(yōu)選的，所述磨盤的修整:如果是釬焊和電鍍磨塊，則先將磨塊的上表面塊磨平，然后在其表面通過電鍍或釬焊方法制成單層磨料層；如果是燒結(jié)磨塊或無磨粒磨塊，則可通過互磨的方式實(shí)現(xiàn)表面修整。
[0014]優(yōu)選的，所述基盤底端分布有圓形線圈，所述圓形線圈與電刷結(jié)束連接電源，其中地線共用；所有磨塊電源的供應(yīng)通過一個(gè)大功率電源提供，每一磨塊有相應(yīng)的放大和調(diào)節(jié)電路，以適應(yīng)每一個(gè)磨塊間固有頻率的差異，以及使用過程中固有頻率的微小變化。
[0015]大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤的使用方法:包括以下步驟:
[0016]Al、將大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤裝接在電機(jī)上，電機(jī)帶動(dòng)該大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤旋轉(zhuǎn)；
[0017]A2、超聲電源通過電刷和線圈傳遞給超聲變幅桿，超聲變幅桿帶動(dòng)磨塊做相對(duì)于基盤的徑向振動(dòng)，使磨料塊磨削工件。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明的大尺寸徑向超聲端面磨盤是在基盤圓周上均勻相間地排布著超聲振動(dòng)塊，利用磨塊實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝產(chǎn)品的端面磨削、研磨和拋光；磨塊間需采用軟質(zhì)材料填充，防止加工液進(jìn)入砂輪內(nèi)部，造成壓電磨塊電源短路和腐蝕砂輪內(nèi)部零件，同時(shí)又不會(huì)影響磨塊超聲振動(dòng)的傳遞。
[0020]2、單個(gè)磨塊表面可采用電鍍和釬焊的方法做成單層磨粒，也可采用燒結(jié)方法做成多層磨料的磨塊，用于磨削加工；磨塊上磨料可以采用超硬磨料，也可以采用普通磨料；若磨塊表面無磨粒，亦可用于游離磨粒的超聲輔助研磨和拋光加工。
[0021]3、根據(jù)大尺寸磨盤的具體尺寸和單個(gè)振動(dòng)塊的尺寸，在大尺寸磨盤的圓周方向可安裝合理數(shù)量的振動(dòng)磨塊，個(gè)數(shù)可根據(jù)需要調(diào)整。
[0022]4、磨塊是由磨料塊、磨塊基座組成的，并采用螺釘夾緊；磨料塊、磨塊基座遠(yuǎn)離超聲變幅桿的一端為楔形配合，另一端為直角配合；這種結(jié)構(gòu)既有利于超聲振動(dòng)的傳遞及減少超聲振動(dòng)能量在其他方向的損失，又有利于磨料塊更換的裝卸。
[0023]5、單個(gè)磨塊通過壓電振子推動(dòng)其產(chǎn)生一定頻率和振幅的超聲振動(dòng)，同時(shí)在超聲變幅桿零振幅位置與基盤連接固定，磁力桿一端與磨塊螺接，另一端兩個(gè)第一環(huán)形磁鐵與兩個(gè)第二環(huán)形磁鐵同性相斥的作用使其與磁力支撐座在徑向上能無接觸的相對(duì)固定，提高了磨塊的徑向剛度和沿超聲變幅桿的周向強(qiáng)度，進(jìn)而提高加工精度，且不會(huì)影響其軸向超聲振動(dòng)波的傳遞，也不會(huì)引起超聲能量的損失和系統(tǒng)發(fā)熱。通過磁力對(duì)其進(jìn)行支承，以提高磨塊的剛度。
[0024]6、本發(fā)明的大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤既可用于雙端面磨削、研磨和拋光，也可用于單端面的磨削、研磨和拋光。
[0025]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤不局限于實(shí)施例。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤的整體示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤的整體爆炸圖。
[0028]圖3是本發(fā)明的一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤的底端線圈。
[0029]圖4是本發(fā)明的超聲振動(dòng)塊的爆炸圖。
[0030]圖5是本發(fā)明的磨塊的爆炸圖。
[0031]圖6是本發(fā)明的磁力桿的爆炸圖。
[0032]圖7是本發(fā)明的超聲換能器的爆炸圖。
[0033]圖8是本發(fā)明的磁力支撐座的爆炸圖。
[0034]圖9是本發(fā)明的變幅桿支撐座的爆炸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例1
[0036]參見圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤，包括:夕卜蓋1、內(nèi)蓋2、基盤5以及若干磁力支撐座33、變幅桿支撐座34和超聲振動(dòng)塊6 ;
[0037]所述若干個(gè)超聲振動(dòng)塊6沿