一种新型超声_磨削复合加工主轴的研制

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1、第31卷第5期压电与声光Vol.31No.52009年10月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSOct.2009文章编号:1004-2474(2009)05-0738-04一种新型超声-磨削复合加工主轴的研制112唐勇军,张永俊,刘小康(1.广东工业大学机电工程学院,广东广州510006;2.华南理工大学机械工程学院,广东广州510640)摘要:提出一种新型的超声-磨削复合加工主轴,该主轴的电刷置于超声振动系统的后端,可降低电刷磨损和发热现象,有利于提高主轴转速。振动系统的工具头与变幅杆间采用直螺纹与锥度复合定位的方式,其可获得较高旋转精度的紧凑主轴结构,并可保

2、证超声振动传递至工具头而振动不会回传至主轴轴承。对超声振子进行了模态分析,求出振子的最佳振型,最后进行了超声振子的振动测试,理论计算值和实测值吻合度良好。关键词:超声-磨削;超声主轴;锥度直螺纹;复合定位中图分类号:TP212文献标识码:BDevelopmentofaNewSpindleofUltrasonicVibrationCombinedwithGrindingMachining112TANGYon-jun,ZHANGYong-jun,LIUXiao-kang(1.FacultyofElectromechanicalEngineering,GuangdongUniversit

3、yofTechnology,Guangzhou510006,China;2.SchoolofMechanicalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)Abstract:Anewspindleofultrasonicvibrationcombinedwithgrindingmachininghasbeenpresented,andthebrushforaddingpowerhasbeendesignedonendofspindle,whichcanachievetheadvantageso

4、flowerwearandheat,alsohigherrevolutionofspindle.UltrasonicSpindlehasbeendesignedthatanovelconnectivemethodofstraightscrewcombinedwithtapersurfacehasbeenpresentedinthisultrasonicvibrationsystem,socompactsizeandhighrevolvingaccuracycanbeachieved.Thisconnectivemethodcanassurethatultrasonicvibrati

5、ontransferstoolhead,butavoidvibrationreverselypasstobearings.Modalanalysisofultrasonicvibrationsystemhasbeenim-plementedbyFiniteElementMethod(FEM),anditsoptimalmodalhasbeencalculated.Finally,thevibrationtestsoftheultrasonicsystemhavebeencarriedout.Thecalculatedandmeasuredvaluesarehighlyconsist

6、ent.Keywords:ultrasonicvibrationcombinedwithgrindingmachine;ultrasonicspindle;straightscrewandtapersurface;compositelocation随着工程陶瓷、光学玻璃、石英晶体、宝石玉器畅;同时有效改善工件表面质量(工件表面光洁度等硬脆材料被广泛用于空间技术、精密机械、石油化Ra<0.2Lm),力度和热负荷小,有利于保护工件和工、高档工艺品等领域,对这些材料制造的零件尺寸刀具(刀具损耗降低到普通磨削的1/2),降低加工成[1-2]和形状精度的要求越来越高。但由于这些材料本,适合于

7、硬脆材料的加工[4-9]。的硬度高,脆性大,化学稳定性和耐磨性好,故加工近年来,超声磨削的研究取得了重大进展,但市难度大,加工成本很高;在硬脆材料元件总成本中,场上未见国内机床厂家的商业化超声-磨削机床出加工成本占30%~60%,对于许多精密元件,其加工费用可达总成本的90%[3]。因此,提高硬脆材料现。其最主要的原因是超声-磨削复合加工主轴结的加工效率和加工质量是摆在我国科研人员面前的构与装配工艺,以及主轴的控制技术离产品化有较重要课题,须加大该研究领域的投入力度。