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，實現拋光材料的穩定均勻去除，僅需控制拋光力即可實現高效、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造性地將振動切削系統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，振子聯接法蘭分別在X向超聲振子和y向超聲振子的振動節點位置，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，實現拋光材料的穩定均勻去除，僅需控制拋光力即可實現高效、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，據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定輸出較大的振幅。
[0017]鉸鏈接頭具有垂直并聯的柔性鉸鏈，具有放大振幅及實現鉸鏈接頭在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，振子聯接法蘭211分別在X向超聲振子和y向超聲振子的振動節點位置，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，使連接更穩定。
[0030]所述鉸鏈接頭206由兩個垂直并聯的柔性鉸鏈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，振子聯接法蘭分別在X向超聲振子和y向超聲振子的振動節點位置，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:所述工具系統支承座通過螺紋固定有加強筋。5.根據權利要求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