氧化铝陶瓷材料带轴薄壁凸球面结构的旋转超声磨削加工方法

摘要

氧化铝陶瓷材料带轴薄壁凸球面结构的旋转超声磨削加工方法，涉及一种超声磨削加工方法。本发明解决了现有加工方法影响了半球陀螺谐振子的振动特性和敏感性，难以保证芯轴与薄壁凸曲面圆心同轴度，制造工艺复杂，制造成本高的问题，本发明步骤：对带轴薄壁凸球面结构进行模态分析，确定旋转超声磨削加工振动频率；设计工装，工装设计为半球形凸模，其中心开工通孔，确定通孔尺寸；带轴薄壁凸球面结构的凸球面与工装装夹；计算超声振动刀具的圆弧半径和分层厚度；对超声振动刀具和加工工艺参数优化，刀具在超声振动机床上进行加工；加工后将带轴薄壁凸球面结构与工装分离并去除火漆。本发明用于对氧化铝陶瓷材料带轴薄壁凸球面结构进行加工。

主权项

一种氧化铝陶瓷材料带轴薄壁凸球面结构的旋转超声磨削加工方法，其特征在于：氧化铝陶瓷材料带轴薄壁凸球面结构的旋转超声磨削加工方法的具体步骤为：步骤一：对所加工的氧化铝陶瓷材料带轴薄壁凸球面结构进行模态分析，确定旋转超声磨削加工振动频率，旋转超声磨削加工振动频率远离结构振动变形大时的共振频率值；步骤二：针对带轴薄壁凸球面结构设计专用工装，专用工装设计为与带轴薄壁凸球面结构的凹球面(3)形状相同的半球形凸模(4)，且半球形凸模(4)的直径小于凹球面(3)的直径，半球形凸模(4)的底面为水平面，半球形凸模(4)的中心需开通孔(5)，所述通孔(5)为阶梯通孔，阶梯通孔的下部孔径大于上部孔径，阶梯通孔的上部孔径大于带轴薄壁凸球面结构的芯轴(1)的直径，由于两者之间存在余量，导致谐振子芯轴中心线产生一定角度偏差，利用装夹误差数学模型，计算凸球面薄壁加工所准许的壁厚不均匀值下最大角度偏差，从而计算出阶梯通孔的上部孔径尺寸；步骤三：带轴薄壁凸球面结构的凸球面(2)与专用工装装夹时，首先将火漆加热为液体，同时将专用工装加热，并将火漆(6)均匀涂抹在半球形凸模(4)上，然后将带轴薄壁凸球面结构的芯轴(1)插在半球形凸模(4)上的通孔(5)中，并采用火漆填充阶梯通孔的下部，将芯轴(1)固定在通孔(5)内；步骤四：根据超声振动刀具与球面接触数学模型，计算在满足所要求的残余高度下的超声振动刀具的圆弧半径和分层厚度；步骤五：对超声振动刀具和加工工艺参数优化，超声振动刀具在三轴超声振动机床上进行加工；加工后将专用工装加热，把带轴薄壁凸球面结构取下，并放入酒精中浸泡，从而去除火漆。