CN102500827A - 超声振动铲削加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超声振动铲削加工装置，采用刀具自身的高频振动切削涂层材料，使得振动加工技术在涂层材料领域得到广泛应用。该装置由外壳组件、角度调整组件和超声振动组件共三部分组成。它们之间的位置连接关系是：角度调整组件2安装在外壳组件1的外部前端，超声振动组件3安装在外壳组件1的内部前端。角度调整组件2与超声振动组件3通过角度调整组件2中的卡箍26连接和固定。本发明优点在于：（1）对滑动支撑伸缩量的调整，可以进行不同角度的倒角加工。（2）对转动片转动量的调整，可以实现了正反两种角度的倒角加工处理。（3）通过不同的刀具，可以实现振动磨削、铲削和刮削的加工工艺。（4）在前外筒内部镶嵌黄铜衬套，降低了摩擦系数，延长了使用寿命。（5）变幅杆的过渡面为锥形，提高了加工的带载能力和稳定性，降低了振动时的发热量。（6）易于携带，使用方便。

Description

超声振动铲削加工装置

技术领域

本发明提供一种基于超声纵向振动可调角度式倒角器装置，它涉及一种超声振动铲削加工装置，特别是适用于涂覆在复杂曲面上厚度比较薄的、有倒角要求的涂层边缘加工的一种超声纵向振动倒角装置，属于涂层材料切削加工工艺和切削设备部件技术领域。

背景技术

在现有技术条件下，涂覆于复杂曲面上的高分子涂层材料完全固化、干燥以后，硬度很大。采用基于传统加工技术的便携式装置加工时，加工过程中产生的切削力比较大、工具稳定性很差，造成涂层表面质量很差，而且很容易损伤曲面表层。超声振动加工技术是一种特种加工方法，对于难加工材料尤其是硬度比较高的材料有着特殊的工艺效果。一般情况下，超声振动加工技术分为三种形式：纵向振动、扭转振动、弯曲振动。其中纵向振动应用的最广泛、技术理论成熟。目前超声纵向振动加工应用时，多数都是应用在钻床、车床上，而应用于便携式轻巧的超声振动装置很少。这无疑限制了振动加工的应用范围。

一种基于超声纵向振动可调角度式倒角器装置是一种新型的倒角加工装置。通过工具自身的超声纵向振动进行铲削，实现对工件的加工。由于刀具沿工具的轴线方向以几万赫兹频率做往复运动，对涂层材料进行往复断续的切削加工，实现了独特的加工效果；超声振动加工具有极强的微量精密切削能力，实际切深非常接近理论切深，显著提高涂层材料加工精度和表面质量。超声振动加工的切削力为脉冲型，因此该装置的切削力幅值更加的小，加工过程更稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于超声纵向振动可调角度式倒角器装置。该装置克服了现有技术的不足，采用刀具自身的高频振动切削涂层材料，使得振动加工技术在涂层材料领域得到广泛应用。

本发明一种基于超声纵向振动可调角度式倒角器装置，该装置由外壳组件、角度调整组件和超声振动组件共三部分组成。

它们之间的位置连接关系是：角度调整组件2安装在外壳组件1的外部前端，超声振动组件3安装在外壳组件1的内部前端。角度调整组件2与超声振动组件3通过角度调整组件2中的卡箍26连接和固定。

外壳组件1，包括有衬套11、前外筒12、中外筒13、后外筒14、电缆压片15、压紧螺栓16A、16B。外壳组件1沿纵向轴线顺次布局为衬套11、前外筒12、中外筒13、后外筒14、电缆压片15。见图2、图3所示。

其间关系是：该衬套11外形为圆筒形，安装在前外筒12内部前半部分；前外筒12外形为圆筒形，通过其一端设置的内螺纹122与中外筒13的前端外螺纹131连接；中外筒13和后外筒14分别通过螺纹132、141安装在超声振动组件3中的后盖板35上，电缆压片15通过压紧螺栓16A和16B安装在后外筒14上尾端相应部位。衬套11可以有效地防止超声振动组件3中的变幅杆33的磨损，前外筒12和中外筒13做成两个零件，可以降低零件的加工难度，减少加工成本。该前外筒12是筒形件；该中外筒13是内部呈中空且设置内螺纹132、外部带有一定弧度的锥筒形件；该后外筒14是内部呈中空且设置内螺纹141，尾端相应部位设置有与电缆压片15形状相同的筒形件；该电缆压片15是内置半圆孔的长方形件；该压紧螺栓16A、16B是市购标准件。

角度调整组件2，由调节螺栓21、滑动支撑22、转动片23、压紧螺钉24、防脱压片25、卡箍26、锁紧螺栓27A及27B、锁紧螺母28A及28B组成；见图4、图5所示。

其间关系是：滑动支撑22通过调节螺栓21安装在转动片23上，防脱压片25通过压紧螺钉24固定在转动片23、卡箍26安装在外壳组件1中的前外筒12外部，通过锁紧螺栓27A及27B、锁紧螺母28A及28B固定。该调节螺栓21是市购标准件；该滑动支撑22是带有滑槽221的长方形件；该转动片23是L形状件；该压紧螺钉24是市购标准件；该防脱压片25是一端设置有圆通孔251的Z型件；该卡箍26是由两部分形状组成的件，一部分是圆平面开有4道转动滑槽261的圆环形状，另一部分是中空且中部开有槽并两个凸耳分别设置有孔的圆柱形件。该锁紧螺栓27A及27B，锁紧螺母28A及28B是市购标准件。

超声振动组件3，包括有铲刀31、紧固螺栓32、变幅杆33、纵振激励源34、后盖板35、垫片36、紧固螺栓37。超声振动组件3沿纵向轴线顺次布局为铲刀31、紧固螺栓32、变幅杆33、纵振激励源34、后盖板35、垫片36、紧固螺栓37。

其间关系是：铲刀31安装在变幅杆33前半部分，通过紧固螺栓32固定，变幅杆33为前端带角度尾端呈圆锥台状的圆杆形状，纵振激励源34安装在变幅杆33和后盖板35之间，通过紧固螺栓37与垫片36压紧。该超声振动组件3为郎之万夹心式换能器，将纵振激励源34通过变幅杆33和后盖板35紧固螺栓37压紧，保证了陶瓷片在振动过程中不会破碎。垫片36可以有效地防止压紧过程中后盖板35的转动，保证结合面的紧密性。该紧固螺栓32、37是市购标准件；该变幅杆33是带角度的锥型变幅杆件；该纵振激励源34是由多片陶瓷片构成的筒形件；该后盖板35是阶梯形圆柱状件。

该装置的工作原理基于以下特征：超声纵向振动可调角度式倒角器装置是一种新型的倒角加工装置。本装置进行加工时，接通超声振动电源，纵振激励源34产生高频振动，引起超声振动组件3的谐振，变幅杆33带着铲刀31沿着轴向做小振幅、高频率振动，将所要求的涂层材料去除，该装置工作稳定可靠，轻便易携带，实用性很强。尤其适用于涂层材料边缘光滑处理的工艺，拓展了振动加工的应用范围。

由于铲刀31沿工具的轴线方向以几万赫兹频率做往复运动，对涂层材料进行往复断续的冲击性切削加工，提高了加工效率，实现了独特的加工效果；超声振动加工具有极强的微量精密切削能力，实际切深非常接近理论切深，显著提高涂层材料加工精度和表面质量。超声振动加工的切削力为脉冲型，因此该装置的切削力幅值更加的小，加工过程更稳定。

本发明一种基于超声纵向振动可调角度式倒角器装置优点在于：（1）通过对角度调整组件中的滑动支撑伸缩量的调整，可以实现对涂层材料边缘部分进行不同角度的倒角加工。（2）通过对角度调整组件中的转动片转动量的调整，可以对涂层材料边缘部分实现了正反两种角度的倒角加工处理。（3）通过在刀杆上安装不同的刀具，可以实现振动磨削、铲削和刮削的几种加工工艺。（4）通过在前外筒内部镶嵌黄铜衬套，降低了其与变幅杆的摩擦系数，减小了变幅杆在高频振动时的磨损，延长了使用寿命。（5）通过把变幅杆的过渡面设计成锥形，提高了振动加工的带载能力和稳定性，降低了振动时的发热量，可以较长时间的工作。（6）本装置为便携式工具，不受加工场地空间的限制，具有极大的使用性。

附图说明

图1是本发明的外部结构图。

图2是外壳组件1的结构图。

图3是外壳组件1的爆炸示图。

图4是角度调整组件2的结构图。

图5是角度调整组件2的爆炸示图。

图6是超声振动组件3的结构图。

图7是超声振动组件3的爆炸示图。

图中序号和符号说明如下：

图中：	1.外壳组件	11.衬套	12.前外筒	13.中外筒
					14后外筒	15电缆压片	16A.压紧螺栓	16B.压紧螺栓	111.过盈面
112.通孔	121.过盈孔	122.内螺纹	131.外螺纹	132.内螺纹
					141.内螺纹	142A.内螺纹	142B.内螺纹	143.电缆孔	151A.通孔
151B.通孔
					2.角度调整组件	21.调节螺栓	22.滑动支撑	23.转动片	24.压紧螺钉
25.防脱压片	26.卡箍	27A.锁紧螺栓	27B.锁紧螺栓	28A.锁紧螺母
					28B.锁紧螺母	221.滑槽	231.螺纹孔	232.螺纹孔	251.通孔
261.转动轨道	262A.通孔	262B.通孔	263.通孔
					3.超声振动组件	31.铲刀	32.紧固螺栓	33.变幅杆	34.纵振激励源
35.后盖板	36.垫片	37.紧固螺栓	331.安装孔	332.孔（上半通孔+下半螺纹孔）
					333.螺纹孔	334.贴合面	341.通孔	342.贴合面	343.贴合面
351A.贴合面	351B.贴合面	352.通孔	353A.过线槽	353B.过线槽
					354A.外螺纹	354B.外螺纹	361.贴合面	362.通孔	。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

请参见图1所示，本发明一种基于超声纵向振动可调角度式倒角器装置，该装置由外壳组件1、角度调整组件2、超声振动组件3组成。它们之间的位置连接关系是：角度调整组件2安装外壳组件1外部，超声振动组件3安装在外壳组件1内部。

外壳组件1参见图2、图3，它是由衬套11、前外筒12、中外筒13、后外筒14、电缆压片15、压紧螺栓16A、16B组成。外壳组件1沿纵向轴线顺次布局为衬套11、前外筒12、中外筒13、后外筒14、电缆压片15。其间关系是：衬套11外形为圆筒形，安装在前外筒12前半部分；前外筒12外形为圆筒形，安装在中外筒13的前端；中外筒13和后外筒14分别安装在后盖板35上，电缆压片15通过压紧螺栓16A和16B安装在后外筒14上。

衬套11为圆筒形，设有过盈面111、通孔112，通孔112用于安装变幅杆33；前外筒12为圆筒形，设有过盈孔121、内螺纹122，过盈孔121用于安装过盈面111；中外筒13内部呈中空且设置有外螺纹131和内螺纹132，外螺纹131与前外筒12的内螺纹122连接，内螺纹132与超声振动组件3中的后盖板35的外螺纹354A连接。后外筒14是内部呈中空的且尾端相应部位设置有与电缆压片15相同形状的筒形结构，其设有内螺纹141、内螺纹142A、142B、电缆孔143，内螺纹141与超声振动组件3中的后盖板35的外螺纹354B连接，电缆孔143用于穿电缆；电缆压片15设有通孔151A、151B；压紧螺栓16A、压紧螺栓16B分别穿过通孔151A、151B连接在内螺纹142A、142B上，将电缆压紧。

角度调整组件2参见图4、图5，它是由调节螺栓21、滑动支撑22、转动片23、压紧螺钉24、防脱压片25、卡箍26、锁紧螺栓27A及27B、锁紧螺母28A及28B组成。其间关系是：滑动支撑22通过调节螺栓21安装在转动片23上，防脱压片25通过压紧螺钉24固定在转动片23、卡箍26安装在前外筒12外部，通过锁紧螺栓27A及27B、锁紧螺母28A及28B固定。

该滑动支撑22是中部设有滑槽221的长方体件；该转动片23是其上设有螺纹孔231、螺纹孔232的L形状件。该调节螺栓21穿过滑槽221连接在螺纹孔231上；该卡箍26是由圆环及圆柱状件组合而成。在其圆环部位设有转动轨道261、通孔263，转动轨道261用于安装转动片23，通孔263用于固定卡箍26；防脱压片25是Z型件，设有通孔251，压紧螺钉24穿过通孔251将防脱压片25连接在螺纹孔232上；通孔263套在前外筒12上，锁紧螺栓27A及27B穿过通孔262A、262B，通过连接锁紧螺母28A及28B将卡箍26锁紧。当需要调整刀具加工的角度时，松动调节螺栓21，控制滑动支撑22的伸缩量，便可以改变刀具与涂层的夹角，从而改变倒角角度。采用该种方法调整刀具的角度简单方便快捷，提高了加工的效率。转动轨道261中的两个极限位置左右对称，通过调整转动片23在转动轨道261中的两个极限位置，使铲刀31产生两种完全相反的角度，可以加工涂层相对称的位置。

超声振动组件3参见图6、图7，它包括有铲刀31、紧固螺栓32、变幅杆33、纵振激励源件34、后盖板35、垫片36、紧固螺栓37。超声振动组件3沿纵向轴线顺次布局为铲刀31、紧固螺栓32、变幅杆33、纵振激励源34、后盖板36、垫片35、紧固螺栓37。其间关系是：铲刀31安装在变幅杆33前半部分，通过紧固螺栓32固定，变幅杆33为前端带角度尾端呈圆锥台状的圆杆形状，纵振激励源34安装在变幅杆33和后盖板35之间，通过紧固螺栓37与垫片36压紧.

变幅杆33设有安装孔331、孔332、螺纹孔333；铲刀31插入安装孔331，紧固螺栓32穿过通孔332将铲刀31夹紧，其中孔332上半部分为光孔，下半部分为螺纹孔；纵振激励源件34设有通孔341。后盖板35为台阶型，设有通孔352、过线槽353A、353B、外螺纹354A、354B，过线槽353A、353B用于过电线，外螺纹354A、354B分别与外壳组件1中的中外筒13的内螺纹132、后外筒14的内螺纹141连接；垫片36为市购件，设有通孔362；紧固螺栓37顺次穿过通孔362、通孔352连接在螺纹孔333上，将纵振激励源34夹紧。为了保证超声振动的能量尽可能沿着变幅杆33向着铲刀31的方向传播，故变幅杆33应选声阻较小TC4的材料，后盖板35选用声阻较大的45#钢。同时为了保证振动的功效，贴合面334、342、343、351A、351B精加工后进行研磨处理，保证0.8的表面粗糙度。加垫片36是为了有效防止贴合面351B、361之间的转动，使得夹紧力更均匀的分布在整个贴合面351A圆域内。

本发明满足了超声振动分离切削的条件，依据超声振动加工的微细切削能力，实现了对涂层材料的精密加工。同时由于工具轻巧便携、加工能力强，刀具加工的角度可调，并能保证加工精度和表面质量，增加了超声振动加工的应用范围。 

Claims (8)

1.一种超声振动铲削加工装置，包括外壳组件、角度调整组件和超声振动组件，其特征在于，角度调整组件(2)安装在外壳组件(1)的外部前端，超声振动组件(3)安装在外壳组件(1)的内部前端。

2.根据权利要求1所述超声振动铲削加工装置，其特征在于，所述外壳组件(1)，包括有衬套(11)、前外筒(12)、中外筒(13)、后外筒(14)、电缆压片(15)、压紧螺栓(16)，外壳组件(1)沿纵向轴线顺次布局为衬套（11）、前外筒（12）、中外筒(13)、后外筒(14)、电缆压片(15)，该衬套(11)外形为圆筒形，安装在前外筒(12)内部前半部分；前外筒（12）外形为圆筒形，通过其一端设置的内螺纹(122)与中外筒(13)的前端外螺纹(131)连接；中外筒(13)和后外筒(14)分别通过螺纹（132）、（141）安装在超声振动组件(3)中的后盖板(35)上，电缆压片(15)通过压紧螺栓(16)安装在后外筒(14)上尾端相应部位。

3.根据权利要求1所述超声振动铲削加工装置，其特征在于，所述角度调整组件(2)，由调节螺栓(21)、滑动支撑(22)、转动片(23)、压紧螺钉(24)、防脱压片(25)、卡箍(26)、锁紧螺栓(27)、锁紧螺母(28)组成，滑动支撑(22)通过调节螺栓(21)安装在转动片(23)上，防脱压片（25）通过压紧螺钉（24）固定在转动片（23）、卡箍（26）安装在外壳组件(1)中的前外筒（12）外部，通过锁紧螺栓（27A,27B）、锁紧螺母(28A,28B)固定。

4.根据权利要求1所述超声振动铲削加工装置，其特征在于，所述超声振动组件(3)，包括有铲刀(31)、紧固螺栓(32)、变幅杆(33)、纵振激励源(34)、后盖板（35）、垫片（36）、紧固螺栓（37）；超声振动组件(3)沿纵向轴线顺次布局为包括有铲刀(31)、紧固螺栓(32)、变幅杆(33)、纵振激励源(34)、后盖板（35）、垫片（36）、紧固螺栓（37），铲刀（31）安装在变幅杆（33）前半部分，通过紧固螺栓（32）固定，纵振激励源（34）安装在变幅杆（33）和后盖板（35）之间，通过紧固螺栓（37）与垫片（36）压紧。

5.根据权利要求4所述超声振动铲削加工装置，其特征在于，所述变幅杆（33）的尾端为圆锥台状。

6.根据权利要求4所述超声振动铲削加工装置，其特征在于，所述转动轨道（261）中有两个转动片(23)转动极限位置，可使铲刀(31)产生两种完全相反的角度，可以加工相对称的位置。

7.根据权利要求4所述超声振动铲削加工装置，其特征在于，所述变幅杆（33）材料为钛合金TC4。

8.根据权利要求4所述超声振动铲削加工装置，其特征在于，所述后盖板（35）材料为45#钢。

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