CN103792058B - 一种机械式高频振动台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械领域，具体地涉及一种机械式高频振动台，包括基座和振动台面，所述振动台面的下方设有多根转轴，相邻转轴之间通过锥齿轮啮合实现同步转动，每根转轴上设有至少一个偏心轮，其中至少一根转轴通过锥齿轮传动连接有传动轴，所述传动轴通过齿轮与驱动轴传动连接。本发明具有频率高、振幅大、体积小并能提升电火花加工速度的优点。

Description

一种机械式高频振动台

技术领域

本发明涉及机械领域，具体地涉及一种机械式高频振动台。

背景技术

在微细电火花加工领域，通过对工具或工件叠加超声振动的方式可以增加放电率、促进消电离、蚀除产物的排出，大大提升微细电火花加工的速度；但普通电火花加工方面，由于放电间隙大通常在100um左右，超声振动经变幅杆放大后一般振幅仍较小，振幅最大可达100um，但一般条件下均不足10um，因此超声振动对普通电火花加工影响不大，对于普通电火花的加工需要设计一种振幅能满足要求的加工平台。

另一方面，振动测试始于四、五十年前，目的是检测振动中的结构强度、结合物的松脱、磨损与破损、电子组件的接触不良、电路短路、不合格零件筛检、共振测试、可靠度测试与评估等，运用广泛，实现振动测试普遍采用振动台。振动台主要分为机械式和电磁式，机械式振动台结构简单、成本低廉，但频率一般在100Hz以下；电磁振动台频率较高可达5000Hz，但结构复杂，成本较贵且振幅较小。

中国发明专利CN102759436A“中型散装容器检测用振动台”公开了一种检测用振动台，如附图6所示，包括机座1、电机2和振动平台9，在机座1上左右对称设置有两个从传动轴7，从传动轴上设有凸轮8，两个从传动轴7的前端均设有大齿轮6，在两个从传动轴之间设有主传动轴4，主传动轴4的两端设有小齿轮5，电机2的输出端通过皮带轮3带动主传动轴4转动，主传动轴4通过小齿轮5和大齿轮6带动从传动轴7转动。该中型散装容器检测用振动台采用齿轮传动，能提高从传动轴的转速，提高承重能力，实现较大负载，但是由于电机通过皮带轮带动主传动轴转动，当频率升高时会加剧传送带与传动轮之间的摩擦，且传送带作为弹性材料对振动的吸收能力强，会弱化振动台的振动效果，因此该中型散装容器检测用振动台只适用于较大负载、较低频率的情况。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种高频率、大振幅、体积小并能提升电火花加工速度的机械式高频振动台。

本发明的技术方案是：一种机械式高频振动台，包括基座和振动台面，所述振动台面的下方设有多根转轴，相邻转轴之间通过锥齿轮啮合实现同步转动，每根转轴上设有至少一个偏心轮，其中至少一根转轴通过锥齿轮传动连接有传动轴，所述传动轴通过齿轮与驱动轴传动连接。

通过设计使传动轴与驱动轴之间、传动轴与转轴之间以及相邻转轴之间均通过齿轮传动，能够避免因采用皮带传动带来的弱化振动台振动效果的问题；同时，使传动轴与转轴之间以及相邻转轴之间均通过锥齿轮传动，能够满足安装要求，可将传动轴悬空设置，只将转轴设置在振动台面上，减小振动台面的质量，有利于提升振动频率、增加振幅，并且相邻转轴间通过锥齿轮互相啮合，可保证转轴同步旋转，使偏心轮旋转过程中产生的水平方向作用力相互抵消，垂直方向作用力相互叠加，增大振动台面的振幅、促进振动的稳定；此外，设置多根转轴并在每根转轴上均设置偏心轮，能够使偏心轮的数量增多，而偏心轮越多在同样条件下其产生的反作用力越大，振幅越大。

优选地，所述振动台面上设有多个等距分布的安装孔，所述安装孔上设有调幅块。

优选地，所述传动轴固连有传动轴架，所述传动轴架固定在振动台面上，所述传动轴通过直齿轮与设在基座上的电机的驱动轴传动连接。

更近一步地，所述基座的周边竖直设置有多个滑轨，所述滑轨穿过所述振动台面位置处设有直线轴承，所述直线轴承的端部设有定位弹簧，所述定位弹簧的端部设有定位环。

更近一步地，所述振动台面是方形平台，振动台面上固设有多个轴承座，所述转轴安装在轴承座上，转轴的数量是四根并呈方形布置，每根转轴两端固设有90度的锥齿轮，每根转轴上固设有两个相同的偏心轮，所述偏心轮的重量是50g，偏心轮的重心距离转轴5mm，所述电机通过螺栓固定在基座上，所述基座是方形平台。

优选地，每根转轴通过锥齿轮传动连接有一根传动轴，每根传动轴通过齿轮传动连接有一根驱动轴。

优选地，所述基座和振动台面的外周设有风琴防水罩。

优选地，所述电机是直流电机，所述直流电机的型号是ZYT50S-RA//CCW，直流电机的转速范围是0～4200rpm。

本发明的有益效果是：本发明针对现有普通电火花加工技术中叠加超声振动对提升加工速度效果不明显，提出一种小型、相对于传统振动台高频率、相对于超声振动大振幅的振动台，在电火花加工中用于将工件固定在工作台上使之高频、大振幅振动，提升电火花加工的速度；同时，本发明的机械式高频振动台在结构简单、成本低廉的前提下，可以实现高频率、大振幅的振动检测。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图。

图2是本发明实施例一振动台底部结构示意图。

图3是本发明实施例二的结构示意图。

图4是本发明实施例三的结构示意图。

图5是本发明实施例四的结构示意图。

图6是现有技术的结构示意图。

图中，1、振动台面，2、直线轴承，3、定位弹簧，4、定位环，5、滑轨，6、基座，7、电机，8、齿轮，9、锥齿轮，10、轴承座，11、传动轴架，12、传动轴，13、转轴，14、偏心轮，15、风琴防水罩，16、固定螺栓，17、调幅块，18、安装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1和图2所示，本发明的机械式高频振动台，包括基座6和振动台面1，在振动台面1的下方设有多根转轴13，相邻转轴13之间通过锥齿轮9啮合实现同步转动，每根转轴13上设有至少一个偏心轮14，其中至少一根转轴13通过锥齿轮9传动连接有传动轴12，传动轴12通过齿轮8与驱动轴传动连接。

通过设计使传动轴与驱动轴之间、传动轴与转轴之间以及相邻转轴之间均通过齿轮传动，能够避免因采用皮带传动带来的弱化振动台振动效果的问题；同时，使传动轴与转轴之间以及相邻转轴之间均通过锥齿轮传动，能够满足安装要求，可将传动轴悬空设置，只将转轴设置在振动台面上，减小振动台面的质量，有利于提升振动频率、增加振幅，并且相邻转轴间通过锥齿轮互相啮合，可保证转轴同步旋转，使偏心轮旋转过程中产生的水平方向作用力相互抵消，垂直方向作用力相互叠加，增大振动台面的振幅、促进振动的稳定；此外，设置多根转轴并在每根转轴上均设置偏心轮，能够使偏心轮的数量增多，而偏心轮越多在同样条件下其产生的反作用力越大，振幅越大。

具体地，振动台面1是6061-T6铝合金方形平台，振动台面1厚度是5mm，长度域宽度是200mm，并在其上铸造有四组共八个轴承座10，轴承座10的厚度是5mm，其上设有直径为11mm的轴承孔与轴承过盈配合，以实现转轴13的安装，轴承选取深沟微型轴承676ZZ，尺寸是6*10*3mm；转轴13采用镀铬45号钢光轴滑轨，直径是6mm，数量是四个并呈方形布置，每根转轴13上通过机米螺栓固定有两个相同的偏心轮14，偏心轮重心距离转轴5mm，材料为黄铜，重量为50g，每根转轴13的两端通过M4机米螺栓固定有锥齿轮9，锥齿轮9模数为M1、齿数为18、内孔为6mm，角度是90度，侧面有M4螺纹孔，相邻转轴13通过锥齿轮9相互啮合，以保证转轴同步旋转，使偏心轮旋转过程中产生的水平方向作用力相互抵消，垂直方向作用力相互叠加，可增大振动台面1的振幅并能促进振动的稳定；其中至少一根转轴13还通过机米螺栓固定有一个锥齿轮9与传动轴12一端的锥齿轮9啮合，传动轴12采用镀铬45号钢光轴滑轨，直径是6mm，传动轴12通过轴承固定在传动轴架11上，传动轴架11的一端设有直径是10mm的轴承孔，其上过盈配合有轴承，传动轴架11的另一端通过螺栓紧固在振动台面1上，传动轴12的一端通过M4机米螺栓安装有模数为M1、齿数为18、内孔为6mm的锥齿轮9，传动轴12的另一端通过M4机米螺栓安装有模数为M1，齿数为18，内孔为6mm的齿轮8，具体地齿轮8是直齿轮；传动轴12通过齿轮8与通过机米螺栓紧固在电机7驱动轴上的齿轮8啮合，电机7通过底部螺栓与基座6紧固在一起，基座6是采用铸铁材料铸造成型的方形平台。

基座6的四个边角上设有四个直径6mm的孔，孔内过盈配合有滑轨5，滑轨5与基座6竖直设置，滑轨5是镀铬45号钢光轴滑轨，直径为6mm，滑轨5的另一端通过机米螺栓安装有定位环4，定位环4上安装有定位弹簧3，定位弹簧3采用钢丝直径是0.5mm的弹簧钢，定位弹簧3的参数是：内径为7mm，圈数为20，长度为25cm；振动台面1的四个边角处设有直径12mm的通孔，该通孔与直线轴承2过盈配合，直线轴承2采用LM6UU，尺寸6*12*19mm，振动台面1通过直线轴承2安装在滑轨5上，直线轴承2的上面再安装定位弹簧3与定位环4，调节定位环4的位置使八个定位环每组四个分别水平。

电机7是直流电机，该直流电机的型号是ZYT50S-RA//CCW，参数是：电压24v、轴径6mm、转速0～4200rpm，其驱动电源采用龙威LW-3010KD可调式数显开关电源30V/10A，通过调节电源的输出电压控制直流电机7的转速。

具体地，当转轴13的数量是四个并在每根转轴13上设置两个相同的偏心轮14时，则偏心轮14共有八个，以单个重量为50g计算，则偏心轮重量共计400g；直流电机7的转速0-4200rpm可调，振动台面1振动的频率与直流电机7的转速相同；振动台面1在振动中的运动方向与偏心轮14的运动方向相反，由于锥齿轮9的同步现象，使偏心轮14水平方向对振动台面1的作用力互相抵消，垂直方向对振动台面1的作用力互相叠加，因而振动台面1能达到在整体结构受力允许下的最大频率，且振幅与振动台面1的质量成反比；本实施例中振动台面1及固定在其上的各种部件质量之和约为1000g，因此振动中振动台面1的加速度是偏心轮14的0.4倍，忽略振动中滑轨5的摩擦阻力、空气阻力等，位移可达2mm；理论最大频率为4200Hz，但考虑整体结构的稳定性与振动台面1受到的阻力，其振动频率可达100-1000Hz以上。

如图3所示，本发明的实施例二中，在振动台面1上设有多个等距分布的安装孔18，调幅块17通过固定螺栓16固定在安装孔18上，调幅块17设有多种尺寸和重量，通过安装不同的调幅块17可以改变整体振动台面1的重量，由于振幅与振动台面1的重量成反比，因此通过调幅块17可以改变整体振动台面1的重量进而改变振幅直至达到要求。

如图4所示，本发明的实施例三中，每根转轴13通过锥齿轮9传动连接有一根传动轴12，每根传动轴12通过齿轮8传动连接有一根驱动轴。具体地，转轴13的数量是四个，采用四组电机7并联供电带动四根转轴13转动，转轴13间通过锥齿轮9互相啮合保持同步。采用四组电机的好处在于，当采用一组电机时，传动轴12上的齿轮8与电机7上的齿轮8啮合传动时， 传动轴12除传递转矩外，还受到齿轮8啮合传动时产生的水平方向的向外的推力（由于压力角的作用），在大振幅高频时更易影响系统稳定性，采用四组的话这四组向外的推力可以相互抵消。

如图5所示，本发明的实施例四中，在基座6和振动台面1的外周设有风琴防水罩15，并在直线轴承2上加装防水垫圈，使该振动台可以固定在电火花加工机床的工作液槽中进行工作，应用在浸液式电火花加工中，或应用在大量冲液式电火花加工中；且安装风琴防水罩后能减少振动由内向外的传播有助于降低系统产生的噪音，并能防止外部物品碰到里面高速的轴承与偏心轮，增加安全性。

本发明的另一实施例中，振动台面1、直线轴承2、齿轮8、锥齿轮9、传动轴架11、传动轴12和转轴13均采用钛合金制造，能更进一步降低振动台面1的质量，提升了其强度和振幅；基座6采用花岗岩制造，同时增加滑轨5的直径、降低滑轨5的长度，避免随着频率的提高与振幅的增大，受到作用力的越大，产生振动和变形，影响系统稳定，因此能够提升支撑部分的稳定性，进而提高整体设备的最高工作频率与振幅。

本发明中，为了实现高频率、大振幅的目的，需要一种重量轻、强度大的振动台面，也就是说，只要能够满足重量轻、强度大要求的材料均可以用来制作振动台面，在常用材料中，上述实施例中的铝合金和钛合金材料效果较好。

本发明实施例中一种机械式高频振动台的使用方法，其步骤为：

步骤一、将LW-3010KD可调式数显开关电源打开，调节其输出电压使振动台1达到需要的振动频率；

步骤二、关闭LW-3010KD可调式数显开关电源，安装需要进行振动测试的工件或电火花加工的工件，安装合适的调幅块18后，打开LW-3010KD可调式数显开关电源，使振动台1的振幅达到要求；

步骤三、可以反复关闭LW-3010KD可调式数显开关电源，更改调幅块18重量，直至振幅达到要求；

步骤四、使用完成后关闭LW-3010KD可调式数显开关电源，拆下工件。

本发明实施例中所选用偏心轮的数量、重量及其与转轴的距离，是在经过多次试验后确定的最优方式，同时整个振动台中振动台面、基座、转轴、传动轴、锥齿轮以及电机的设计尤其适用于电火花加工中工件振动的需要，可提升加工速度，此外也可以应用于高频率、大振幅的情况下的振动检测。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种机械式高频振动台，包括基座和振动台面，其特征在于：所述振动台面的下方设有多根转轴，相邻转轴之间通过锥齿轮啮合实现同步转动，每根转轴上设有至少一个偏心轮，其中至少一根转轴通过锥齿轮传动连接有传动轴，所述传动轴通过齿轮与驱动轴传动连接。

2.如权利要求1所述的一种机械式高频振动台，其特征在于：所述振动台面上设有多个等距分布的安装孔，所述安装孔上设有调幅块。

3.如权利要求1或2所述的一种机械式高频振动台，其特征在于：所述传动轴固连有传动轴架，所述传动轴架固定在振动台面上，所述传动轴通过直齿轮与设在基座上的电机的驱动轴传动连接。

4.如权利要求3所述的一种机械式高频振动台，其特征在于：所述基座的周边竖直设置有多个滑轨，所述滑轨穿过所述振动台面位置处设有直线轴承，所述直线轴承的端部设有定位弹簧，所述定位弹簧的端部设有定位环。

5.如权利要求3所述的一种机械式高频振动台，其特征在于：所述振动台面是方形平台，振动台面上固设有多个轴承座，所述转轴安装在轴承座上，转轴的数量是四根并呈方形布置，每根转轴两端固设有90度的锥齿轮，每根转轴上固设有两个相同的偏心轮，所述偏心轮的重量是50g，偏心轮的重心距离转轴5mm，所述电机通过螺栓固定在基座上，所述基座是方形平台。

6.如权利要求1或2所述的一种机械式高频振动台，其特征在于：每根转轴通过锥齿轮传动连接有一根传动轴，每根传动轴通过齿轮传动连接有一根驱动轴。

7.如权利要求1或2所述的一种机械式高频振动台，其特征在于：所述基座和振动台面的外周设有风琴防水罩。

8.如权利要求3所述的一种机械式高频振动台，其特征在于：所述电机是直流电机，所述直流电机的型号是ZYT50S-RA//CCW，直流电机的转速范围是0～4200rpm。