本發明屬于磨削加工技術領域，尤其涉及一種超聲振動磨削裝置。

背景技術：

隨著科技的發展對硬脆材料、難加工材料和新型先進材料的需求日益增多，對關鍵零件的加工效率、加工質量和加工精度提出了更高的要求。傳統磨削方法因不可避免的產生較大的磨削力以及磨削熱，引起工件表面/亞表面損傷以及砂輪壽命低等一系列問題。

超聲振動磨削是建立在振動理論和切削理論等基礎上的復合加工方法，這種磨削方法與以往的磨削根本區別在于磨削過程中由超聲波發生器產生的高頻電振蕩信號經超聲換能器轉換成超聲頻機械振動，超聲振動振幅由變幅桿放大后驅動工具砂輪產生相應頻率的振動，使刀具對工件進行周期性的切削，即工具砂輪在高速旋轉磨削的同時也對其產生高頻振動。

超聲振動磨削的特殊機理使磨削效率顯著提高、磨削溫度降低、砂輪的使用壽命延長，同時超聲振動磨削改善了對難加工材料的磨削能力。

技術實現要素：

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種磨削效率高、磨削精度高、能夠對磨削時的參數進行選擇和調整、適用于各種難加工材料的超聲振動磨削裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種超聲振動磨削裝置，包括超聲波發生器、機床主軸、主軸外殼、外筒體、內筒體、超聲振動動力傳輸機構、變幅桿和磨頭；

機床主軸的動力輸出端垂直向下設置，機床主軸下端伸出主軸外殼，外筒體上端通過上法蘭盤及上螺栓固定設置主軸外殼底部，內筒體上端固定設有連接板，機床主軸下端與連接板上表面固定連接，內筒體下端同軸向設有壁厚大于內筒體的連接筒，連接筒下端通過下螺栓連接有安裝盤，安裝盤下表面連接有變幅桿，變幅桿內設有下端伸出變幅桿的刀柄，磨頭設置在刀柄下端，安裝盤上表面設有壓電陶瓷片，壓電陶瓷片上端設有導向限位盤，導向限位盤的外壁與內筒體內壁接觸；

超聲振動動力傳輸機構設置在外筒體與內筒體之間，超聲波發生器通過第一導線與超聲振動動力傳輸機構連接，超聲振動動力傳輸機構通過第二導線與壓電陶瓷片連接；

機床主軸、內筒體、外筒體、變幅桿、刀柄和磨頭具有同一條回轉中心線。

超聲振動動力傳輸機構包括上鋁盤座、下鋁盤座、上線圈盤和下線圈盤，上鋁盤座和下鋁盤座均套在內筒體外部，上鋁盤座上部內圈與外筒體下部外圈螺紋連接，下鋁盤座位于上鋁盤座下方，下鋁盤座下端面設有第一連接套，第一連接套通過第一緊固螺釘與內筒體外壁連接，上鋁盤座下端面開設有下端敞口的上環形槽，下鋁盤座上端面開設有上端敞口的下環形槽，上線圈盤設置在上環形槽內，下線圈盤設置在下環形槽內，上線圈盤和下線圈盤上下對應設置；

上鋁盤座側部設有與上線圈盤電連接的第一航空接口，所述的第一導線通過第一航空插座插設在第一航空接口內；內筒體上設有第一穿線孔，所述的第二導線穿過第一穿線孔的兩端分別與下線圈盤和壓電陶瓷片連接；

內筒體外表面設有第一支撐環，第一連接套下端面與第一支撐環上表面接觸。

超聲振動動力傳輸機構包括外鋁盤座、內鋁盤座、外線圈盤和內線圈盤，內鋁盤座套在內筒體外部，外筒體下端設有套在內筒體外部且下端敞口的安裝蓋，外鋁盤座外圈螺紋連接安裝蓋內，外鋁盤座套在內鋁盤座外部，內鋁盤座下端面設有第二連接套，第二連接套通過第二緊固螺釘與內筒體外壁連接，外鋁盤座內圈開設有內側敞口的外環形槽，內鋁盤座外圈開設有外側敞口的內環形槽，外線圈盤設置在外環形槽內，內線圈盤設置在內環形槽內，外線圈盤和內線圈盤左右對應設置；

外鋁盤座底部設有與外線圈盤電連接的第二航空接口，所述的第一導線通過第二航空插座插設在第二航空接口內；內筒體上設有第二穿線孔，所述的第二導線穿過第二穿線孔的兩端分別與內線圈盤和壓電陶瓷片連接；

內筒體外表面設有第二支撐環，第二連接套下端面與第二支撐環上表面接觸。

壓電陶瓷片上端設有蓋板，導向限位盤下表面設有限位槽，蓋板上部裝配在限位槽內，導向限位盤、蓋板和壓電陶瓷片之間通過垂直設置的連接螺栓緊固連接。

采用上述技術方案，機床主軸通過連接板驅動內筒體高速旋轉，內筒體帶動下端的安裝盤、變幅桿、刀柄和磨頭一同旋轉，與此同時，超聲波發生器將超聲波通過上線圈盤傳輸給高速旋轉的下線圈盤或者通過外線圈盤傳輸給高速旋轉的內線圈盤，再通過壓電陶瓷片傳輸給變幅桿、刀柄和磨頭，從而實現超聲振動磨削加工作業。

上鋁盤座和下鋁盤座之間、外鋁盤座和內鋁盤座之間要留有一定量的間隙，其中上鋁盤座和下鋁盤座之間的間隙可以通過旋轉外鋁盤座在外筒體上螺接的長度來進行調節，這樣就保證高效率的無線傳輸。外鋁盤座和內鋁盤座之間的間隙保持固定的模式。

由于壓電陶瓷片較長，因此在壓電陶瓷片上端設置導向限位盤與內筒體接觸，防止高速旋轉時壓電陶瓷片的擺動。

本發明直接安裝在機床主軸上，無需對機床進行改造。本發明可方便地控制振動磨削的參數，并對實現難加工材料的高效加工大有裨益。

通過超聲波發生器發送一定的信號傳遞給換能器來實現變幅桿連接處磨頭的振動，從而實現對零件的磨削。本發明主要利用超聲振動系統驅動磨頭實現所需的振動磨削，同時可根據工作要求進行超聲系統的調節，對于難加工材料的磨削技術具有重要意義，也提高了材料表面加工質量。

附圖說明

圖1是本發明實施例一的結構示意圖；

圖2是本發明實施例二的結構示意圖。

具體實施方式

實施例一：如圖1所示，本發明的一種超聲振動磨削裝置，包括超聲波發生器1、機床主軸2、主軸外殼3、外筒體4、內筒體5、超聲振動動力傳輸機構、變幅桿6和磨頭7。

機床主軸2的動力輸出端垂直向下設置，機床主軸2下端伸出主軸外殼3，外筒體4上端通過上法蘭盤8及上螺栓9固定設置主軸外殼3底部，內筒體5上端固定設有連接板10，機床主軸2下端與連接板10上表面固定連接，內筒體5下端同軸向設有壁厚大于內筒體5的連接筒11，連接筒11下端通過下螺栓36連接有安裝盤12（連接筒11壁厚大于內筒體5，這樣便于軸向連接下螺栓36），安裝盤12下表面連接有變幅桿6，變幅桿6內設有下端伸出變幅桿6的刀柄13，磨頭7設置在刀柄13下端，安裝盤12上表面設有壓電陶瓷片14，壓電陶瓷片14上端設有導向限位盤15，導向限位盤15的外壁與內筒體5內壁接觸。

超聲振動動力傳輸機構設置在外筒體4與內筒體5之間，超聲波發生器1通過第一導線16與超聲振動動力傳輸機構連接，超聲振動動力傳輸機構通過第二導線17與壓電陶瓷片14連接。

機床主軸2、內筒體5、外筒體4、變幅桿6、刀柄13和磨頭7具有同一條回轉中心線。

超聲振動動力傳輸機構包括上鋁盤座18、下鋁盤座19、上線圈盤20和下線圈盤21，上鋁盤座18和下鋁盤座19均套在內筒體5外部，上鋁盤座18上部內圈與外筒體4下部外圈螺紋連接，下鋁盤座19位于上鋁盤座18下方，下鋁盤座19下端面設有第一連接套35，第一連接套35通過第一緊固螺釘22與內筒體5外壁連接，上鋁盤座18下端面開設有下端敞口的上環形槽，下鋁盤座19上端面開設有上端敞口的下環形槽，上線圈盤20設置在上環形槽內，下線圈盤21設置在下環形槽內，上線圈盤20和下線圈盤21上下對應設置。

上鋁盤座18側部設有與上線圈盤20電連接的第一航空接口，所述的第一導線16通過第一航空插座23插設在第一航空接口內；內筒體5上設有第一穿線孔24，所述的第二導線17穿過第一穿線孔24的兩端分別與下線圈盤21和壓電陶瓷片14連接。

內筒體5外表面設有第一支撐環35，第一連接套下端面與第一支撐環37上表面接觸，第一支撐環35起到支撐下鋁盤座19和下線圈盤21的作用，避免第一緊固螺釘22受到切應力。

壓電陶瓷片14上端設有蓋板25，導向限位盤15下表面設有限位槽，蓋板25上部裝配在限位槽內，導向限位盤15、蓋板25和壓電陶瓷片14之間通過垂直設置的連接螺栓26緊固連接。

機床主軸2通過連接板10驅動內筒體5高速旋轉，內筒體5帶動下端的安裝盤12、變幅桿6、刀柄13和磨頭7一同旋轉，與此同時，超聲波發生器1將超聲波通過上線圈盤20傳輸給高速旋轉的下線圈盤21，再通過壓電陶瓷片14傳輸給變幅桿6、刀柄13和磨頭7，從而實現超聲振動磨削加工作業。

上鋁盤座18和下鋁盤座19之間要留有一定量的間隙，上鋁盤座18和下鋁盤座19之間的間隙可以通過旋轉外鋁盤座在外筒體4上螺接的長度來進行調節，這樣就保證高效率的無線傳輸。

由于壓電陶瓷片14較長，因此在壓電陶瓷片14上端設置導向限位盤15與內筒體5接觸，防止高速旋轉時壓電陶瓷片14的擺動。

實施例二：如圖2所示，該實施例與實施例一的區別之處在于，超聲振動動力傳輸機構包括外鋁盤座27、內鋁盤座28、外線圈盤29和內線圈盤30，內鋁盤座28套在內筒體5外部，外筒體4下端設有套在內筒體5外部且下端敞口的安裝蓋31，外鋁盤座27外圈螺紋連接安裝蓋31內，外鋁盤座27套在內鋁盤座28外部，內鋁盤座28下端面設有第二連接套36，第二連接套36通過第二緊固螺釘32與內筒體5外壁連接，外鋁盤座27內圈開設有內側敞口的外環形槽，內鋁盤座28外圈開設有外側敞口的內環形槽，外線圈盤29設置在外環形槽內，內線圈盤30設置在內環形槽內，外線圈盤29和內線圈盤30左右對應設置；

外鋁盤座27底部設有與外線圈盤29電連接的第二航空接口，所述的第一導線16通過第二航空插座插33設在第二航空接口內；內筒體5上設有第二穿線孔34，所述的第二導線17穿過第二穿線孔34的兩端分別與內線圈盤30和壓電陶瓷片14連接。

內筒體5外表面設有第二支撐環38，第二連接套36下端面與第二支撐環38上表面接觸，第二支撐環38起到支撐內鋁盤座28和內線圈盤30的作用，避免第二緊固螺釘32受到切應力。

外鋁盤座27和內鋁盤座28之間要留有一定量的間隙。外鋁盤座27和內鋁盤座28之間的間隙保持固定的模式。超聲波發生器1將超聲波通過外線圈盤29傳輸給高速旋轉的內線圈盤30。

本發明中的機床主軸2也可以水平設置，外筒體4和上法蘭盤8一體制作而成，內筒體5、連接板10、支撐環和連接筒11一體制作而成，變幅桿6和安裝盤12一體制造而成，下鋁盤座19與第一連接套35一體制造而成，內鋁盤座28與第二連接套36一體制造而成。

本實施例并非對本發明的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。