[发明专利]一种具有柔性接触振幅补偿的超声振动砂带磨头

说明书

本发明公开了一种具有柔性接触振幅补偿的超声振动砂带磨头，包括驱动机构、转接板、张紧机构、超声振动系统、超声系统固定装置、振幅补偿器、接触轮和砂带组成。转接板与磨床运动部位相连，前面板固定超声振动砂带磨头组成，驱动机构带动砂带转动，张紧机构对砂带张紧；超声振动系统通过法兰盘固定在转接板上，变幅杆末端与振幅补偿器相连；振幅补偿器中的补偿杆通过缩小末端面积实现聚能补偿，同时在振幅补偿器中部设置强力弹簧，振幅补偿器中的强力弹簧与补偿杆的超声振动形成谐振补偿。振幅补偿器中补偿杆的结构增振与强力弹簧的谐振增振共同作用，对接触轮的柔性吸振进行补偿。该装置能够实现砂带磨削中材料去除与表面强化一体化加工。

技术领域

本发明涉及砂带磨削加工领域，具体涉及一种具有柔性接触振幅补偿的超声振动砂带磨头。

背景技术

超声振动辅助加工由于其在减小切削力、延长刀具寿命、提升表面完整性、改善组织性能等方面的优异性能，在车削、铣削、砂轮磨削等加工领域得到了广泛的应用。砂带磨削和抛光加工作为航空发动机叶片等复杂曲面构件的最终处理工艺，能够消除之前工序的加工余量和加工纹理，同时决定零部件的最终表面状态和表面性能。然而在砂带磨抛加工去除加工余量和加工纹理的同时，也会消除前期工艺引入的表面强化层。目前普遍采用的是在砂带磨抛加工后进行振动光饰或表面喷丸处理进行强化，上述工艺组合不但增加了零件的生产周期，而且提升了生产成本。此外，喷丸处理在引入表面残余应力的同时，通常会导致表面粗糙度增加，不利于工件综合表面性能提升。

因此，有必要提供一种能解决上述问题的超声振动砂带磨头。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有柔性接触振幅补偿的超声振动砂带磨头，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案如下：一种具有柔性接触振幅补偿的超声振动砂带磨头，包括驱动结构、砂带、转接板、张紧机构、超声系统固定装置、超声振动系统、振幅补偿器和接触轮。

所述转接板固定在砂带磨床上，转接板面向砂带磨床的一侧记为转接板后侧，转接板背向砂带磨床的一侧记为转接板前侧。

所述转接板上安装有驱动结构、张紧机构和超声振动系统，驱动结构包括驱动轮、联轴器和伺服电机，联轴器的一端穿过转接板并与转接板后侧的伺服电机连接，另一端与转接板前侧的驱动轮连接。

所述超声振动系统包括换能器、超声波发生器和变幅杆，换能器通过超声系统固定装置固定在转接板的前侧壁上，下端与变幅杆连接，换能器与超声波发生器连接。

所述振幅补偿器包括补偿杆、弹簧和限位板，补偿杆的上端设置外螺纹与变幅杆连接，下端设置有凹槽Ⅰ，凹槽Ⅰ的内侧面设置有相互平行的两导向平面，弹簧安装在凹槽Ⅰ内。所述补偿杆螺纹端直径大于另一端直径，当变幅杆上的振动传递至补偿杆时，超声振动能量由补偿杆螺纹端传递至另一端实现结构聚能增振补偿，弹簧与补偿杆底部中心平面的超声振动形成谐振增振补偿。

所述接触轮包括接触轮安装柄和橡胶轮，接触轮安装柄的上端设置有与凹槽Ⅰ相匹配的凸缘，凸缘的上端设置有供弹簧安装的环形槽。

所述凸缘安装到凹槽Ⅰ内，弹簧的下端安装在环形槽内，上端与凹槽Ⅰ顶部抵紧。

所述限位板包括两个具有半圆形缺口的组合板，两个组合板在缺口处拼接形成供接触轮安装柄穿过的通孔，接触轮安装柄上端的直径大于该通孔的直径，下端的直径小于该通孔的直径，限位板通过其通孔套在接触轮安装柄上并固定在补偿杆的下端面上。

所述接触轮安装柄的下端连接有橡胶轮。

所述砂带位于转接板的前侧，砂带缠绕在驱动轮、张紧机构和橡胶轮的外围。

进一步，所述张紧机构包括扭簧罩、扭簧、芯轴、扭转臂、张紧轮和张紧轮轴承，扭簧罩的两端敞口且内部中空，扭簧罩的一端安装在转接板后侧壁上。