[发明专利]一种用于多外圆曲面的行波超声研磨装置

说明书

本发明提供了一种用于多外圆曲面的行波超声研磨装置，包括主轴转盘和环形压电工具头，所述环形压电工具头转动设置在所述主轴转盘的上表面，所述主轴转盘与所述环形压电工具头之间可转动的设置有若干外圆类零件，所述环形压电工具头的上端面设有压电陶瓷环片。本发明利用行波质点的动态椭圆运动代替传统的研磨工具，解决了传统研磨工具易磨损、精度稳定性差、结构复杂等问题。行波质点与工件表面的交替接触可以延长环形压电工具头的使用寿命。实现对批量外圆曲面的超精密加工，实现对多个外圆曲面的研磨微切削作用，大幅提高加工效率和精度一致性。

技术领域

本发明涉及压电超声加工设备技术领域，尤其是涉及一种用于多外圆曲面的行波超声研磨装置。

背景技术

研磨作为最常见的超精加工技术广泛应用于硬脆材料、半导体材料和工程陶瓷材料表面的加工工艺中。目前，对于外圆柱曲面的超精加工技术主要分为以无心超精研为代表的传统加工技术和以电化学机械光整加工为代表的特种加工技术。

无心超精研的加工原理是以工件自身外圆表面作为定位基准，由2个同向导辊驱动工件转动，由于工件与油石的相对运动和加工载荷的作用，油石上的磨粒对工件表面产生微量材料去除的效果。因为油石装夹在油石架上，夹持油石时容易出现偏差而造成油石的浪费，而且无心超精研的加工方法受机床精度、导辊磨损等因素的影响，导致工件表面精度难以保持一致性。电化学机械光整加工复合了机械磨削和电化学反应的共同作用，电化学反应使工件表面被腐蚀，从而实现材料去除，生成的超薄氧化膜阻碍电化学反应的进一步发生；利用机械磨削去除氧化膜，电化学反应又重新发生。如此交替往复，工件表面微观尖峰和高点区域不断被削平，最终达到光整加工的效果。

电化学机械光整加工虽然能提高工件表面精度和加工效率，但存在加工系统复杂、加工成本高、环境污染等问题。所以，实现低成本、高效率、高一致性等需求是目前外圆曲面超精密加工方法需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于多外圆曲面的行波超声研磨装置，解决现有加工方法中存在的加工系统复杂、加工效率低下等问题。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种用于多外圆曲面的行波超声研磨装置，包括主轴转盘和环形压电工具头，所述环形压电工具头转动设置在所述主轴转盘的上表面，所述主轴转盘与所述环形压电工具头之间可转动的设置有若干外圆类零件，所述环形压电工具头的上端面设有压电陶瓷环片。

进一步地，所述压电陶瓷环片上施加相位差为π/2的两相正弦电压。

进一步地，所述压电陶瓷环片与所述环形压电工具头之间无缝粘紧，且所述环形压电工具头的上方预置一定的静压力。

进一步地，所述主轴转盘的上端面均布有若干带有V形夹口的夹具。

进一步地，所述外圆类零件通过两个相邻的夹具进行定位。

进一步地，所述夹具通过螺钉与所述主轴转盘固定连接。

进一步地，所述夹具在所述主轴转盘上沿圆周方向均匀分布。

进一步地，所述主轴转盘的底部固定连接有旋转主轴。

进一步地，所述环形压电工具头的下端面同时与所有所述外圆类零件的外圆曲面接触。

进一步地，所述环形压电工具头在预置静压力的约束下同时对多个所述外圆类零件的曲面产生研磨微切削作用。

本发明的技术方案利用行波质点的动态椭圆运动代替传统的研磨工具，解决了传统研磨工具易磨损、精度稳定性差、结构复杂等问题。行波质点与工件表面的交替接触可以延长环形压电工具头的使用寿命。实现对批量外圆曲面的超精密加工，实现对多个外圆曲面的研磨微切削作用，大幅提高加工效率和精度一致性。

附图说明