CN1237498A - 立式超声珩磨装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种立式超声珩磨装置，它包括振动系统、珩磨头体及连接套等，采用中心有通孔的专用压电换能器与子振系统相连，并通过钛合金耦合杆的节点凸缘与内套和连接套、珩磨头体相连，使珩磨头体不振动，能耗小、不发热，换能器中心有通孔可装加压顶杆与涨缩机构相连，油石座的轴向采用上下压紧盘定位，碳刷安装在不旋转的外套上，安全可靠，浮动机构设计在其上部，保证了同步浮动灵活，采用超硬磨料，可实现平顶网纹珩磨。
Description
本发明属于磨削技术领域，具体涉及一种由振动系统、珩磨头体及连接套等组成的立式超声珩磨装置，它是机电声一体化的高新技术产品。
以能的珩磨技术中最先进的如太原机械学院申请的公告号为“CN2053560u和CN2055081u”的超声波振动珩磨装置，80年代换能器采用磁致伸缩型，需加循环水冷却，有效利用能量仅达40％，带来了体积大，使用不便，能耗大的缺陷；其次油石涨开机构装在珩磨杆上，无法与珩磨机的手动或自动加压机构衔接，很难应用于立式珩磨中，影响了实用性；再次浮动机构装在珩磨头体上，实现了头体浮动灵活，但油石座是通过挠性杆与振动圆盘相连接，很难实现与头体的同步浮动。
本发明的任务是提供一种可装于立式珩磨机(手动、数控)的珩磨头体不振动的立式超声珩磨装置，该装置结构简单，操作方便，实用性强，特别适用于φ65～φ150mm孔径的珩磨加工。
根据上述任务，本发明的具体技术方案是：采用中心有孔的专用压电换能器(采用压电晶片与钛合金的耦合杆制成一体的特殊压电换能器，其输出振幅不需再放大，即不需变幅杆，其轴向尺寸缩短一半、重量减轻)直接与子振系统相连(由油石座、油石、挠性杆、振动圆盘组成)组成了珩磨装置的振动系统(工作中不发热、不需加冷却设施、能耗小)；通过钛合金耦合杆的节点凸缘与其上部的内套和下部连接套、珩磨头体相连，并加键防转，内套通过浮动机构的连接头同珩磨机的主轴相连，带动其珩磨头体和振动系统，实现了珩磨中的旋转和往复运动，而油石粘结在油石座上进行超声纵向振动，但珩磨头体不振动，外套通过特轻型滚动轴承装入内套上，并与机床相接，只能上下移动而不旋转，解决了碳刷的固定问题，使超声波发生器的超声频的电振荡安全可靠的传输给换能器；换能器中心有通孔可装加压顶杆，与装在浮动机构孔中的涨缩机构相连，可方便地实现珩磨过程中油石的涨缩。油石座的轴向采用上下压盘定位，提高了加工质量。珩磨头体与耦合杆节点固定凸缘相连接的各部均采用圆柱配合定心，很好地解决了振动系统与珩磨头体的同轴度；加之浮动机构设计在其上部，保证了同步浮动灵活，从而提高了加工的圆柱度。本装置采用超硬磨料，可大大提高生产效率，优化工艺参数可实现平顶网纹珩磨，大大提高了零件的耐磨性。
本发明立式超声珩磨装置通过连接头可很方便地悬挂于珩磨机的主轴上，在其不改变珩磨中的旋转和往复运动的基础上附加了超声频机械振荡，实现了脉冲珩磨。其工作原理是：超声波发生器通电后产生的超声频的电振荡，通过电刷加入换能器正负极上，由换能器转换为超声频的纵向机械振动，传给弯曲振动圆盘，挠性杆在圆盘的带动下，进行横振和纵振，并将纵振传给油石座，油石座带动粘结在其上的油石一起纵向振动。珩磨中通过珩磨机的加压机构与涨缩机构衔接，推动顶杆、下推杆、涨芯轴、很方便地使油石座带动油石向外均匀涨开，达到珩磨尺寸的要求。本装置由于采用专用的钛合金为耦合杆的换能器，使轴向尺寸缩短，又加之采用了硬铝合金为珩磨头体，因而明显使体积小、重量轻，适用于大直径的珩磨装置，可以大大减轻工人的劳动强度。通过更换子振系统，可进行粗珩、半精珩、精珩和超精珩加工。
下面结合附图对本发明立式超声珩磨装置作进一步说明。
图1为立式超声珩磨装置装配简图。1．油石座2．珩磨头体3．压紧环4．挠性杆5．振动圆盘6．耦合杆7．内套8．轴承9．外套10．可调弹簧11．碳刷座12．碳刷13．连接螺杆14．推杆15．防转螺钉销16．螺钉销17．浮动机构18．铜环19．绝缘环20．连接套21．中心顶杆22．定心圆盘23．圆柱顶销等构成。
结合图1说明本发明的一个实施例：本发明用45号钢加工了一个直径为φ58mm的振动圆盘(5)，振动圆盘中心制有螺纹，与耦合杆(6)连接；振动圆盘上有6个挠性杆孔，用来安装挠性杆(4)，耦合杆，节点处有一凸缘，与内套(7)、连接套(20)相固结为一体，浮动机构(17)安装于内套(7)上，位于珩磨装置的上部，在内套(7)外表面安装有两个特轻型滚动轴承(8)便于内套(7)转动灵活，而外套不转动，而且在其上部安装绝缘环(19)及铜环(18)，夹布胶木碳刷座(11)安装在外套(9)上，其碳刷孔装有陶瓷衬套，碳刷(12)通过可调弹簧(10)压紧在铜环(18)表面上，以保持接触良好，安全可靠，油石座(1)穿过定心图盘(22)端面上的椭圆孔，安装于珩磨头体(2)的纵向槽中，珩磨头体(2)采用硬铝合金并镶有钢质衬套，底面紧贴圆柱顶销(23)，上下靠两个压紧盘(3)压紧，其间隙经过精密调整，保持间隙一致，耦合杆为钛合金的专用压电换能器中心制有φ6通孔，油石涨缩由直径为φ6的中心顶杆(21)与装在浮动机构孔中的涨缩机构相连实现，涨缩机构，由螺钉销(16)限制轴向移动的连接螺杆(13)与受防转螺钉销(15)限制的只能轴向移动的上推杆(14)等组成。即为立式超声珩磨装置。
本发明立式超声珩磨装置，已成功地应用于φ150mm口径的发动机缸套珩磨，精珩结果Ra达0.021311m。本发明特别适应于淬硬钢，有色金属铜、铝，以及钛合金等难加工的材料的粗珩、半精珩、精珩加工。尤其对于薄壁管件，由于珩磨过程中，珩磨力小、工件无温升，无热变形，使珩磨精度大大提高，应用前景、经济效益很好。
Claims (7)
1．一种立式超声珩磨装置，采用中心有通孔的专用压电换能器，直接与子振系统相连组成振动系统，并通过钛合金耦合杆的节点凸缘与内套及连接套、珩磨头体相连，但珩磨头体不振动，换能器中心有通孔可装加压顶杆，碳刷安装于外套上，油石座的轴向采用上下压紧盘定位，浮动机构设计在其上部，保证了同步浮动灵活。
2．根据权利要求1所述的立式超声珩磨装置，其特征是，中心有通孔的专用压电换能器，采用压电晶片与钛合金的耦合杆制成一体。
3．根据权利要求1所述的立式超声珩磨装置，其特征是：通过钛合金耦合杆的节点凸缘与其上部的内套和下部连接套、珩磨头体相连，内套通过浮动机构的连接头与珩磨机的主轴相连，带动珩磨头体和振动系统旋转和往复运动，但珩磨头体则不振动，外套通过滚动轴承装入内套上，并与机床相连，解决了碳刷的固定问题。
4．根据权利要求1、2所述的立式超声珩磨装置，其特征是所述的换能器中心有通孔可装加压顶杆，直接与装在浮动机构孔中的涨缩机构相连，涨缩机构由连接螺杆、上推杆、定位销、防转螺销等组成。
5．根据权利要求1所述的立式超声珩磨装置，其特征是：碳刷装在带陶瓷衬套的绝缘座中并固定于外套孔中，在内外套之间装有绝缘套，其上有铜环与碳刷相接触，铜环通过导线与换能器输入端相连。
6．根据权利要求1所述的立式超声珩磨装置，其特征是：珩磨头体与耦合杆节点凸缘相连接的各部均采用圆柱配合定心，油石座的轴向采用上下压紧盘定位，用螺钉固定于珩磨头体上，浮动机构设计在其上部，保证了同步浮动灵活。
7．根据权利要求1所述的立式超声珩磨装置，其特征是：采用超硬磨料，优化工艺参数可实现平顶网纹珩磨。
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