[发明专利]一种基于振动叠加的大振幅超声振动辅助磨削装置及其运行工艺

权利要求书

1.一种基于振动叠加的大振幅超声振动辅助磨削装置，其特征在于，该装置包括多级振动组合部件和支撑壳体部件；支撑壳体部件包括上盖壳体和支撑基座；多级振动组合部件主要包括1级振动单元和2级振动单元；

1级振动单元和2级振动单元均由压电陶瓷换能器和振动体组成，压电陶瓷换能器与振动体均通过双头螺柱连接，且压电陶瓷的激励频率与振动体的谐振频率相同；

多级振动组合部件通过1级振动单元振动体的两个法兰固定于支撑壳体部件的两端，2级振动单元振动体的法兰通过螺栓固定于1级振动单元振动体的后端。

2.根据权利要求1所述的一种基于振动叠加的大振幅超声振动辅助磨削装置，其特征在于，1级振动单元振动体的整体为阶梯形，前端为实心圆柱，后端为带有空腔的圆环结构，整体长度尺寸满足全波长谐振设计要求，两个振动波腹点分别位于振动体的前后两端面，振动体的两个振动波节点处设有法兰，法兰圆周均布螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于振动叠加的大振幅超声振动辅助磨削装置，其特征在于，2级振动单元振动体由前端、法兰和后端工作台三部分组成，前端和法兰处的横截面为圆形，后端工作台的横截面为矩形，整体长度满足半波长谐振设计要求，法兰位于振动波节点，法兰圆周均布螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的一种基于振动叠加的大振幅超声振动辅助磨削装置，其特征在于，2级振动单元后面可以连接2N级振动单元，N2，所有的振动单元通过一个超声波发生器进行激励。

5.权利要求1所述的基于振动叠加的大振幅超声振动辅助磨削装置的运行工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）确定超声振动辅助磨削装置所需的工作频率f；

（2）多级振动组合部件由2N(N≥1)个振动单元组成，每个振动单元的谐振频率均为f；

（3）1、3…2N-1（奇数）级振动单元均满足频率为f的全波长谐振设计要求，2、4…2N（偶数）级振动单元均满足频率为f的半波长谐振设计要求；

（4）将偶数级振动单元振动体的波节点法兰安装在奇数级振动单元振动体的波腹点，每个振动单元的振幅幅值为A_i（i=1,2…2N），通过同相位多级振动振幅A_i的叠加，实现振动幅值A=A₁+A₂…+ A_2N的超声振动。