[发明专利]近场超声空化复合流体剪切的微细齿轮光整加工装置及加工方法

权利要求书

1.一种近场超声空化复合流体剪切的微细齿轮光整加工装置，其特征在于：包括近场超声空化系统、流体剪切系统以及抛光液循环系统，近场超声空化系统包括超声波发生器（1）、压电换能器（2）、变幅杆（3）、上托盘（5）、下托盘（7）和精密支架（4）；

所述超声波发生器（1）与压电换能器（2）通过导线连接，压电换能器（2）与变幅杆（3）通过双头螺柱连接，变幅杆（3）上设置有用于与精密支架固定的法兰盘，变幅杆（3）与上托盘（5）通过螺栓连接，上托盘（5）下方设置下托盘（7），下托盘（7）上设置有微细齿轮（6），微细齿轮（6）与夹具（8）通过螺栓连接；

流体剪切系统包括抛光池（9）、电动机（10）、带传动系统（11）、减速器（12）和螺旋桨（13），抛光池（9）中置有抛光液（16），抛光池（9）外壁固定有电动机（10）和减速器（12），减速器（12）与电动机（10）通过带传动系统（11）连接；螺旋桨（13）置于抛光池（9）底部，并且与减速器（12）通过联轴器连接；

抛光液循环系统包括循环管路（15）和液压泵（14），循环管路（15）包括上循环管路和下循环管路；上循环管路一端与抛光池（9）的左上端连接，另一端与液压泵（15）上端连接；下循环管路的一端与液压泵（14）下端连接，另一端与抛光池（9）的右下端连接。

2.根据权利要求1所述的近场超声空化复合流体剪切的微细齿轮光整加工装置，其特征在于：所述精密支架（4）包括水平移动构件（41）、竖直移动构件（42）和移动托盘（43），所述水平移动构件（41）一端开有用于固定变幅杆法兰盘的孔，水平移动构件（41）的另一端与开有内直槽的竖直移动构件（42）通过螺栓连接；竖直移动构件（42）的末端与移动托盘（43）通过螺栓连接；所述的动托盘（43）用于支撑整个精密支架；竖直移动构件（42）开有竖直刻度表；所述的移动托盘（43）开有回转角度盘。

3.根据权利要求2所述的近场超声空化复合流体剪切的微细齿轮光整加工装置，其特征在于：所述的夹具（8）固定于抛光池（16）侧壁，并保持上托盘（5）与下托盘（7）之间相互平行。

4.根据权利要求3所述的近场超声空化复合流体剪切的微细齿轮光整加工装置，其特征在于：所述的压电换能器（2）、变幅杆（3）、上托盘（5）、下托盘（7）和微细齿轮（6）保持同轴设置。

5.根据权利要求4所述的近场超声空化复合流体剪切的微细齿轮光整加工装置，其特征在于：所述的上托盘（5）与下托盘（7）之间的间距h满足如下关系：

，

式中，n为偶数，λ为超声波的波长。

6.根据权利要求5所述的近场超声空化复合流体剪切的微细齿轮光整加工装置，其特征在于：所述的抛光池（9）的中心轴线与微细齿轮（6）轴线保持平行。

7.一种如权利要求6所述的近场超声空化复合流体剪切的微细齿轮光整加工装置，其特征在于：包括以下步骤，

1) 将微细齿轮（6）的一端固定于近场超声空化发生系统的下托盘（8）上，并且与夹具（9）通过螺栓连接；

2) 根据微细齿轮（6）材料，选择对应的抛光液（16），加入到抛光池（9）中；

3) 调节精密支架（4），将近场超声空化发生系统的上托盘（5）探入抛光池（9）中，并且与下托盘（7）保持轴线对称；

4) 开启液体循环系统，通过液压泵（15）调节抛光液（16）的压力和速度，以便使抛光液（16）从抛光池（9）的下端抽出并从上端抽入；

5) 开启电动机（10），以便螺旋桨（13）在抛光液（16）内高速回转并在上托盘（5）与下托盘（7）的间隙内产生流体剪切作用；

6) 启动超声波发生装置，通过调节超声频率和振幅，在上托盘与下托盘的间隙内产生强烈的超声空化效应；

7) 综合调节近场超声空化系统和流体剪切系统，从而实现微细齿轮（6）的光整加工；

8) 加工完成后，将微细齿轮（6）的另外一个端面固定于近场超声空化发生系统的下托盘（7）上，重复进行以上步骤完成微细齿轮（11）的光整加工。