本發明屬于機械精密加工技術領域，涉及一種砂輪，具體涉及一種軸向超聲振動輔助杯形砂輪及其使用方法。

背景技術：

隨著我國工業技術的不斷發展，機械工業中各種高硬度、高脆性的材料日益增多，硬脆性材料如工程陶瓷、藍寶石等由于其良好的機械化學性能常常被用來制作精密元件，現已廣泛應用于航空航天、半導體、汽車、化工等領域。與此同時，硬脆性材料的高硬度及高脆性使得其加工過程變得困難。用傳統的磨削加工對這類材料進行加工的效率十分低下，磨具磨損嚴重，成品質量也難以保證。因此，需要一種高效、高質量的加工方法來滿足硬脆性材料加工需求。

超聲波輔助磨削技術是這幾十年來開發的一種新型的磨削技術。實踐表明，通過在磨削過程中對工具或是工件施加超聲振動可以大大提高工件的磨削表面質量和磨削效率，并且能夠延長工具的壽命。特別是在硬脆性材料加工領域，超聲振動輔助磨削已經成為熱點話題。將超聲振動輔助磨削用于硬脆性材料加工將是未來發展的一個重要趨勢。但目前還沒有一種能夠很好的結合超聲輔助磨削的磨削工具。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種軸向超聲振動輔助杯形砂輪及其使用方法，在杯形砂輪的磨削過程中，對其施加一定方式的超聲振動，提高杯形砂輪對硬脆性材料的加工效率和表面質量，并能有效地延長砂輪的工作時間、降低工藝成本，對硬脆性材料的加工技術具有重要意義。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：

一種軸向超聲振動輔助杯形砂輪，包括環形的基盤，該基盤上周向均勻間隔地布置有若干超聲振動單元；該超聲振動單元包括上下布置且依次相連的振動磨塊、超聲變幅桿和超聲換能器；振動磨塊位于基盤上側，超聲換能器位于基盤下側，超聲變幅桿固接在基盤且平行于基盤軸向方向布置；該振動磨塊呈圓弧形塊狀，若干超聲振動單元的若干振動磨塊相互拼接形成類圓環狀的砂輪磨削部分；通過超聲換能器推動超聲變幅桿產生沿其軸向的超聲振動并帶動振動磨塊相對基盤產生沿基盤軸向的超聲振動。

一實施例中：還包括底蓋，該底蓋固接在基盤下部，所述超聲換能器位于基盤與底蓋之間。

一實施例中：還包括頂蓋，頂蓋固接在基盤上部，該頂蓋包括裝接在一起的內蓋和外蓋，所述超聲變幅桿和至多部分振動磨塊位于內蓋和外蓋之間。

一實施例中：所述超聲變幅桿通過法蘭固接在基盤。

一實施例中：所述超聲換能器包括兩蓋板和設于兩蓋板之間的若干電極銅片和若干壓電振子，該若干電極銅片和若干壓電振子交替疊壓在一起。

一實施例中：所述振動磨塊表面無磨粒。

一實施例中：所述振動磨塊表面設有單層磨粒或多層磨粒。

一實施例中：所述磨粒為超硬磨粒或游離磨粒。

一實施例中：所述超硬磨粒為金剛石磨粒或CBN(立方氮化硼)磨粒；所述游離磨粒為SiC磨粒。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之二是：

上述軸向超聲振動輔助杯形砂輪的使用方法，包括：

1)將該軸向超聲振動輔助杯形砂輪裝接在電機上，并通過導電滑環將超聲電源與超聲換能器相連；

2)通過電機帶動該軸向超聲振動輔助杯形砂輪旋轉，在超聲電源作用下超聲換能器推動超聲變幅桿產生沿其軸向的超聲振動并帶動振動磨塊相對基盤產生沿基盤軸向的超聲振動，從而使砂輪磨削部分對待加工產品進行磨削。

本技術方案與背景技術相比，它具有如下優點：

1、根據基盤的具體尺寸、單個振動磨塊的具體尺寸和磨削工作需要，可以適當調節超聲振動單元的個數，滿足不同磨削工作的需要

2、振動磨塊表面可以無磨粒，作為游離磨料磨削加工的工具；或者振動磨塊可為固接磨粒的磨塊，適用于各種磨削工藝和場合。

3、超聲振動單元的超聲振動的振幅和頻率可以根據使用的需要合理調節。

4、本發明尤其適用于加工硬脆性材料，有利于提高硬脆性材料的加工效率與成品質量。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為本發明的軸向超聲振動輔助杯形砂輪整體外觀示意圖之一。

圖2為本發明的軸向超聲振動輔助杯形砂輪整體外觀示意圖之二。

圖3為本發明的軸向超聲振動輔助杯形砂輪立體分解示意圖之一。

圖4為本發明的軸向超聲振動輔助杯形砂輪立體分解示意圖之二。

圖5為本發明的超聲振動單元立體分解示意圖。

圖6為本發明的超聲換能器立體分解示意圖。

附圖標記：基盤10；

超聲振動單元20；超聲換能器21，上蓋板211，下蓋板212，電極銅片213，壓電振子214；超聲變幅桿22；振動磨塊23；

法蘭30；

底蓋40；

頂蓋50，內蓋51，外蓋52。

具體實施方式

下面通過實施例具體說明本發明的內容：

請查閱圖1至圖6，一種軸向超聲振動輔助杯形砂輪，包括：

基盤10，呈圓環形，其內圓和外圓為同心圓；該軸向超聲振動輔助杯形砂輪可通過基盤10內圓開口處的中心孔裝接在電機主軸上；

若干超聲振動單元20，在基盤10上周向均勻間隔布置，相鄰的超聲振動單元20之間形成一定的夾角；該超聲振動單元20包括上下布置且依次相連的振動磨塊23、超聲變幅桿22和超聲換能器21；振動磨塊23位于基盤10上側，超聲換能器21位于基盤10下側，超聲變幅桿22通過位于其節面處的法蘭30固接在基盤10，且超聲變幅桿22的軸線沿平行于基盤10軸向方向布置；所述振動磨塊23呈圓弧形塊狀，通過螺釘固接在超聲變幅桿22，若干超聲振動單元20的若干振動磨塊23相互拼接形成杯形砂輪的類圓環狀的磨削部分，振動磨塊23的內壁面、外壁面(此處將靠近基盤10環心的方向定義為“內”，相對的，遠離環心的方向定義為“外”)和頂面均可用作磨削工作面；所述超聲換能器21包括上蓋板211、下蓋板212以及設于上下兩蓋板之間的若干電極銅片213和若干壓電振子214，該若干電極銅片213和若干壓電振子214交替疊壓在一起；超聲換能器21的壓電振子214能推動超聲變幅桿22，使超聲變幅桿22產生一定頻率和振幅的沿其軸向的超聲振動，并帶動振動磨塊23產生相對基盤10且沿基盤10軸向的超聲振動。

此外，還包括底蓋40和頂蓋50，底蓋40通過螺釘固接在基盤10下部，所述超聲換能器21位于基盤10與底蓋40之間；頂蓋50通過螺釘固接在基盤10上部，包括裝接在一起的內蓋51和外蓋52，所述超聲變幅桿22位于內蓋51和外蓋52之間，振動磨塊23的下半部分也可位于內蓋51和外蓋52之間。這樣，只有磨削部分暴露在外，保證了杯形砂輪外觀的整潔美觀。

上述軸向超聲振動輔助杯形砂輪的使用方法如下：

1)將該軸向超聲振動輔助杯形砂輪通過基盤10的中心孔裝接在電機主軸上，并通過導電滑環將超聲電源與超聲換能器21相連；

2)通過電機帶動該軸向超聲振動輔助杯形砂輪旋轉，同時在超聲電源作用下，超聲換能器21將電能轉換為超聲波，推動超聲變幅桿22產生沿其軸向的超聲振動，并帶動振動磨塊23產生沿基盤10軸向的超聲振動，這樣，砂輪磨削部分即可對待加工產品產生超聲輔助磨削加工，大大提高零件的加工效率和加工精度。

根據需要，所述振動磨塊23表面可以無磨粒，適用于游離磨粒的超聲輔助研磨和拋光。或者，振動磨塊23的磨削工作面上可通過電鍍、釬焊等方法設置單層磨粒，或通過燒結等方法在磨削工作面上設置多層磨粒，磨粒可以為超硬磨粒(如金剛石磨粒、CBN磨粒)或游離磨粒(如SiC磨粒)等，適用于各種磨削工藝和場合。同時，根據基盤10的具體尺寸、單個振動磨塊23的具體尺寸，可以適當調節超聲振動單元20的個數，滿足不同的磨削工作需要。

以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的范圍，即依本發明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的范圍內。