[发明专利]一种圆周驱动超声振动辅助抛光工具

说明书

一种圆周驱动超声振动辅助抛光工具，属于超声辅助加工领域，包括超声振动刀柄、振动套筒、弹簧阻尼杆和抛光模块；振动套筒安装于超声振动刀柄的末端，振动套筒的底部设有抛光模块，且抛光模块与振动套筒的底部端面留有间距，弹簧阻尼杆的一端与振动套筒连接，弹簧阻尼杆的另一端与抛光模块连接。本发明利用振动来提高加工硬脆材料工件的效率和表面精度，适合加工各种硬脆材料，将其应用于光学元件的抛光上，很大程度提高了光学元件的表面精度和材料去除效率。

技术领域

本发明涉及超声辅助加工领域，尤其涉及一种圆周驱动超声振动辅助抛光工具。

背景技术

现有超声振动辅助技术以一维和二维为主，并广泛应用在车削、铣削和钻削领域。现有的二维振动辅助加工应用在车削和钻削上。在抛光领域上还未有空间多维超声振动的辅助技术，现有的振动辅助抛光技术大都是一维轴向振动，且少有超声频率下的振动辅助抛光。个别二维超声振动辅助抛光技术的第一维振动大都为刀具的轴向振动，第二维为工件的平面纵向振动，而且现有的多维振动大都是在刀具上添加一个维度的振动，将剩下的维度的振动添加在工件上，需要在加工设备上设置多个超声振动装置，成本较高。此外，现有光学元件传统抛光方式存在加工效率较低、加工精度难以保证的问题，因此亟需一种圆周驱动超声振动辅助抛光工具来将超声振动刀柄一维振动转变为空间多维振动，从而提高传统抛光的效率和加工精度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种圆周驱动超声振动辅助抛光工具，以提高抛光效率和精度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种圆周驱动超声振动辅助抛光工具，包括超声振动刀柄、振动套筒、弹簧阻尼杆和抛光模块；振动套筒安装于超声振动刀柄的末端，振动套筒的底部设有抛光模块，且抛光模块与振动套筒的底部端面留有间距，弹簧阻尼杆的一端与振动套筒连接，弹簧阻尼杆的另一端与抛光模块连接。

所述弹簧阻尼杆包括上连接螺杆、下连接杆、弹簧、套筒和压紧螺母；上连接螺杆与振动套筒连接，下连接杆固定在抛光模块上；弹簧套在下连接杆的上端，上连接螺杆的下端与下连接杆的上端以孔轴配合形式以保证弹簧阻尼杆的导向；套筒设于上连接螺杆、下连接杆和弹簧组成的组件外周；压紧螺母设于套筒与上连接螺杆之间，以调节弹簧的预压缩量。

所述上连接螺杆的下端设有轴孔及顶抵弹簧一端的凸起部，下连接杆的上端设有插接于轴孔的轴芯，下连接杆的下端设有与抛光模块连接的固定部，轴芯与固定部之间设有顶抵弹簧另一端的顶抵部；所述弹簧套于轴芯上。

所述上连接螺杆的上端用调节螺母固定于振动套筒上。

所述抛光模块包括抛光基板和抛光垫，抛光垫贴于抛光基板的底面，且抛光基板与振动套筒的底部端面留有间距，抛光基板圆周分布铰链基座与弹簧阻尼杆连接。所述抛光基板和抛光垫均为环状结构。

所述振动套筒的中部设有空腔，空腔外周设有与弹簧阻尼杆连接的法兰盘，空腔底部设有与超声振动刀柄连接的柱柄，超声振动刀柄的末端穿过空腔与振动套筒的柱柄连接。

所述弹簧阻尼杆的个数为多个，且弹簧阻尼杆均布于振动套筒与抛光模块之间。本发明中，所述弹簧阻尼杆的个数为5。不同刚度的弹簧阻尼杆在抛光基板圆周上施加不同的下压力，使抛光基板产生形变进而带动抛光垫产生空间多维的运动。

本发明利用振动套筒上端的法兰盘固定五根弹簧阻尼杆来传递超声振动位移，振动套筒的内部柱柄锁紧于超声振动刀柄的末端，振动套筒底部不与抛光基板接触；弹簧阻尼杆数量可根据需要设置。

超声振动辅助加工是在加工工具或被加工材料上施加一定方向的超声波振动，利用其不同方向的周期性振动作用，可使加工工具的切削深度周期性改变，从而使加工力减小而材料去除率增大。有方向性的周期振动还可实现不同加工工具的切削轨迹互相干涉而产生重复研磨作用，可基于加工质量而进一步提高表面质量。