[发明专利]一种三维超声振动辅助砂带磨削装置

说明书

本发明公开了一种三维超声振动辅助砂带磨削装置，包括二维超声振动装置、水平运动装置、竖向运动装置、竖向超声振动砂带磨头和床身。床身与水平运动装置以及竖向运动装置相连接，水平运动装置为装置提供水平而为方向上的位置变换，竖向运动装置为装置提供竖直方向上的位置变换；二维超声辅助磨削装置与水平方向运动装置相连接，二维超声辅助磨削装置为工件提供两个维度上的超声振动；竖向超声振动砂带磨头与竖向运动装置相连接，竖向超声振动砂带磨头由驱动装置驱动砂带转动，并产生发法向超声振动对工件进行超声振动辅助磨削。本发明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同时具有加工表面纹理多样化的特点。

技术领域

本发明涉及砂带磨床结构设计领域，具体涉及一种三维超声振动辅助砂带磨削装置。

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、提高表面质量和改善微观组织性能、提升表面完整性方面的优异性能，在车削、铣削、砂轮磨削等众多机械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，直接决定了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，也会去除前期加工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者喷丸处理再次进行表面强化，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拉应力的同时，会导致表面粗糙度增加以及较大的应力集中，不利于工件综合表面性能的提升。

目前对于超声振动辅助磨削装置的研究还多为一维或者二维超声振动装置，对于三维超声振动的设备研究方面还是空白期。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维超声振动辅助砂带磨削装置，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是这样的，一种三维超声振动辅助砂带磨削装置，包括安装在空间直角坐标系O-XYZ中的二维超声装置、竖向运动装置、竖向超声振动砂带磨头、床身和水平运动装置。

所述床身包括相互连接的水平板和竖直板，竖向运动装置固定在竖直板上，竖向超声振动砂带磨头与竖向运动装置连接，竖向运动装置的移动方向与Z轴平行。

所述水平运动装置安装在水平板上，水平运动装置为XY移动平台，二维超声装置安装在水平运动装置上，竖向超声振动砂带磨头位于二维超声装置上方。

所述二维超声装置包括两套超声振动系统Ⅰ、工作平台和支撑板，水平的支撑板固定在水平运动装置上，工作平台安装到支撑板上。

所述超声振动系统Ⅰ包括超声波发生器Ⅰ、换能器Ⅰ、变幅杆Ⅰ、轴承座Ⅰ和支撑架。

所述支撑架固定在支撑板上，轴线重合的两个轴承座Ⅰ间隔布置在支撑架上，超声波发生器Ⅰ与换能器Ⅰ连接，换能器Ⅰ穿过一个轴承座Ⅰ并与变幅杆Ⅰ相连，变幅杆Ⅰ穿过另一个轴承座Ⅰ并与工作平台相连。

所述竖向超声振动砂带磨头包括接触轮、超声振动系统Ⅱ、伺服电机、驱动轮、张紧轮、加速轮、导向轮、砂带和转接板。

所述转接板的板面与床身的竖直板平行，转接板固定在竖向运动装置上，伺服电机安装在转接板面向竖直板的板面上。

所述超声振动系统Ⅱ、驱动轮、导向轮、张紧杆和加速轮安装板均安装在转接板背离竖直板的板面上，驱动轮和导向轮靠近转接板的上边缘，加速轮安装板靠近转接板的下边缘，伺服电机的输出轴穿过转接板并与驱动轮连接。

所述张紧轮连接在张紧杆上，相互间隔的两个加速轮安装在加速轮安装板上，两个加速轮的轴线位于同一水平面上。

所述超声振动系统Ⅱ包括超声波发生器Ⅱ、换能器Ⅱ和变幅杆Ⅱ，换能器Ⅱ固定在转接板上，超声波发生器Ⅱ与换能器Ⅱ连接，换能器Ⅱ的下端与变幅杆Ⅱ连接。