CN107775457A - 一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置，属于超精密加工制造领域。回转夹具工作台安装在设备基座的设备支撑座的台面上，所述伺服运动机构安装在设备基座的设备支撑座的台面上，所述工具头安装在伺服运动机构的Z轴模组的滑块上。有益效果是：通过数控四轴机床搭载带有超声振子和电流变辅助的工具头，采用超声振动和电流变效应的复合作用驱动磨料颗粒去除金属试件微结构毛刺、刀痕、重铸物等表面缺陷，实现了金属试件亚毫米尺度微结构光整加工，还为利用视觉图像处理对毛刺等表面缺陷进行定位和跟踪的循迹加工提供结构保障，可广泛应用于金属模具亚毫米尺度微结构循迹光整加工。
Description
技术领域
本发明属于超精密加工制造领域，尤其涉及一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置。
背景技术
近年来，随着工业设备和产品不断地向精密化方向发展，传统加工方法很难胜任高精度的加工要求，特别是对高镜面抛光性能要求的模具材料，问题尤其突出。越来越多形貌复杂的光学元件和难加工材料被应用于医疗、航空、国防等领域。人们对于光学元件加工质量也提出了更高的要求，如较高的表面质量、较好的面型精度和较低的表面粗糙度等，这些难加工的材料高强度、耐热性、耐磨性、耐腐蚀性的特点让传统加工手段望而却步。因此许多新兴抛光加工方式日益受到人们的关注。抛光是精密加工的最后一道工序，利用机械或化学作用降低工件表面粗糙度，去除精磨后在工件表面留下的细微磨痕，修正面形误差，改善材料表面的耐磨和耐腐蚀性，以获得光亮、平整的加工表面。目前一些新的抛光方法有激光抛光、计算机数控研磨和抛光技术、超声抛光、液体喷射抛光、浮动研磨抛光和磁流变抛光，这些加工方式原理不同各有所长，但同时又有自身的局限性。
发明内容
本发明提供一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置，以解决传统加工方法很难胜任高精度的加工要求的问题。
本发明采取的技术方案是：包括设备基座、回转夹具工作台、工具头、伺服运动机构，所述回转夹具工作台安装在设备基座的设备支撑座的台面上，所述伺服运动机构安装在设备基座的设备支撑座的台面上，所述工具头安装在伺服运动机构的Z轴模组的滑块上。
所述设备基座的结构是：模组底座A、模组底座B、模组底座C、模组底座D、模组底座E、模组底座F分别安装在设备支撑座的台面上，旋转台围栏安装在设备支撑座的台面上。
所述回转夹具工作台的结构是：转台支座安装在设备支撑座的台面上，转台安装在转台支座上，绝缘槽安装板安装在转台的回转台面上，绝缘槽安装在绝缘槽安装板上，夹具安装在绝缘槽中。
所述工具头的结构是：超声振子安装座安装在工具头支架的左侧，压板安装在超声振子安装座的下方，超声振子通过压板固定安装在超声振子安装座上，套筒安装在超声振子的前端，绝缘套筒安装在套筒内部，电极针穿插在绝缘套筒内部，锁紧螺母将负极接头固定在电极针末端，工具安装在绝缘套筒外圆，正极接头固定在工具和绝缘套筒中间，过渡安装板安装在工具头支架的右侧，相机支架和光源支架安装在过渡安装板上，相机安装在相机支架一端，光源安装在光源支架下部，镜头安装在相机前端。
所述伺服运动机构的结构是：Y轴模组A安装在模组底座A、模组底座B和模组底座C上，Y轴模组B安装在模组底座D、模组底座E和模组底座F上，上述两个Y轴模组约束工具头在Y方向上的运动；X轴模组安装板A安装在Y轴模组A的滑块上，X轴模组安装板B安装在Y轴模组B的滑块上，上述两个X轴模组安装板用来连接X轴模组；X轴模组的两端分别固定在X轴模组安装板A和X轴模组安装板B上，用来约束工具头在X方向上的运动；Z轴模组安装在X轴模组的滑块上，用来约束工具头在Z方向上的运动；X轴电机、Y轴电机A、Y轴电机B和Z轴电机分别安装在各个模组的驱动端。
本发明的有益效果在于：通过数控四轴机床搭载带有超声振子和电流变辅助的工具头，采用超声振动和电流变效应的复合作用驱动磨料颗粒去除金属试件微结构毛刺、刀痕、重铸物等表面缺陷，实现了金属试件亚毫米尺度微结构光整加工，还为利用视觉图像处理对毛刺等表面缺陷进行定位和跟踪的循迹加工提供结构保障，可广泛应用于金属模具亚毫米尺度微结构循迹光整加工。
附图说明
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定；
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明设备基座组装结构示意图；
图3是本发明回转夹具工作台组装结构示意图；
图4是本发明工具头组装结构示意图；
图5是本发明工具头局部剖视图；
图6是本发明伺服运动机构组装结构示意图；
图中：1、设备基座；101、模组底座A；102、模组底座B；103、设备支撑座；104、模组底座C；105、模组底座D；106、模组底座E；107、模组底座F；108、旋转台围栏；2、回转夹具工作台；201、转台；202、绝缘槽；203、夹具；204、试件；205、绝缘槽安装板；206、转台支座；3、工具头；301、工具；302、正极接头；303、绝缘套筒；304、电极针；305、负极接头；306、锁紧螺母；307、超声振子；308、超声振子安装座；309、工具头支架；310、过渡安装板；311、相机；312、镜头；313、相机支架；314、光源支架；315、压板；316、光源；317、套筒；4、伺服运动机构；401、Y轴模组A；402、X轴电机；403、X轴模组；404、X轴模组安装板A；405、X轴模组安装板B；406、Y轴模组B；407、Y轴电机B；408、Z轴电机；409、Z轴模组；410、Y轴电机A。
具体实施方式
如图1至图6所示，包括设备基座1、回转夹具工作台2、工具头3、伺服运动机构4，所述回转夹具工作台2安装在设备基座1的设备支撑座103的台面上，用于固定安装试件204，并实现试件204绕Z轴的的回转定位；所述伺服运动机构4安装在设备基座1的设备支撑座103的台面上，用来拖动工具头3沿X、Y、Z三个方向运动；所述工具头3安装在伺服运动机构4的Z轴模组409的滑块上，用来实现试件204的循迹和去毛刺功能。
所述设备基座1的结构是：设备支撑座103作为整个设备的支撑，模组底座A101、模组底座B102、模组底座C104、模组底座D105、模组底座E106、模组底座F107分别安装在设备支撑座103的台面上，用来支撑伺服运动机构4；旋转台围栏108安装在设备支撑座103的台面上，设备运转过程中起到防护作用。
所述回转夹具工作台2的结构是：转台支座206安装在设备支撑座103的台面上，对整个工作台起支撑作用；转台201安装在转台支座206上，用来实现试件的回转定位；绝缘槽安装板205安装在转台201的回转台面上，起过渡支撑作用；绝缘槽202安装在绝缘槽安装板205上，用来安装夹具203并盛放微细磨料工作液；夹具203安装在绝缘槽202中，用来定位和夹紧试件204。
所述工具头3的结构是：工具头支架309安装在Z轴模组409的滑块上，用来支撑整个工具头；超声振子安装座308安装在工具头支架309的左侧，用来安装超声振子307；压板315安装在超声振子安装座308的下方，用来固定超声振子307；超声振子307通过压板315固定安装在超声振子安装座308上，通过超声震动推动工具301做在垂直方向往复运动；套筒317安装在超声振子307的前端，起过渡连接作用；绝缘套筒303安装在套筒317内部，起绝缘保护作用；电极针304穿插在绝缘套筒303内部，锁紧螺母306将负极接头305固定在电极针304末端，通过负极接头305接电源负极；工具301安装在绝缘套筒303外圆，用于贴近试件204，通过震动带动微细磨粒冲击试件204表面，从而实现对试件204的超精密加工；正极接头302固定在工具301和绝缘套筒303中间，用于连接电源正极；过渡安装板310安装在工具头支架309的右侧，用于连接相机支架313和光源支架314；相机支架313和光源支架314安装在过渡安装板310上，分别用于固定相机311和光源316；相机311安装在相机支架313一端，用来采集试件204的照片；光源316安装在光源支架314下部，为相机311进行光照补偿；镜头312安装在相机311前端，辅助相机311完成照片采集。
所述伺服运动机构4的结构是：Y轴模组A401安装在模组底座A101、模组底座B102和模组底座C104上，Y轴模组B406安装在模组底座D105、模组底座E106和模组底座F107上，上述两个Y轴模组约束工具头3在Y方向上的运动；X轴模组安装板A404安装在Y轴模组A401的滑块上，X轴模组安装板B405安装在Y轴模组B406的滑块上，上述两个X轴模组安装板用来连接X轴模组403；X轴模组403的两端分别固定在X轴模组安装板A404和X轴模组安装板B405上，用来约束工具头3在X方向上的运动；Z轴模组409安装在X轴模组403的滑块上，用来约束工具头3在Z方向上的运动；X轴电机402、Y轴电机A410、Y轴电机B407和Z轴电机408分别安装在各个模组的驱动端，用来驱动各个模组实现工具头3在X、Y、Z三个方向上的运动。
工作原理：试件安装在回转夹具工作台的夹具203上，绝缘槽202中放置混有磨料的电流变液，利用电流变效应，在施加电场的条件下，混有磨料的电流变液粘度增加，在超声振动工具端部产生磨料聚集，超声振动工具按照规划的运动轨迹带动工具端部聚集的磨料对试件微结构毛刺、刀痕、重铸物等表面缺陷产生冲击去除作用，实现了试件亚毫米尺度微结构循迹光整加工，相机用来采集试件的照片，光源为相机进行光照补偿，为后续循迹光整加工提供结构保证。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置，其特征在于：包括设备基座、回转夹具工作台、工具头、伺服运动机构，所述回转夹具工作台安装在设备基座的设备支撑座的台面上，所述伺服运动机构安装在设备基座的设备支撑座的台面上，所述工具头安装在伺服运动机构的Z轴模组的滑块上。
2.根据权利要求1所述的一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置，其特征在于：所述设备基座的结构是：模组底座A、模组底座B、模组底座C、模组底座D、模组底座E、模组底座F分别安装在设备支撑座的台面上，旋转台围栏安装在设备支撑座的台面上。
3.根据权利要求1所述的一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置，其特征在于：所述回转夹具工作台的结构是：转台支座安装在设备支撑座的台面上，转台安装在转台支座上，绝缘槽安装板安装在转台的回转台面上，绝缘槽安装在绝缘槽安装板上，夹具安装在绝缘槽中。
4.根据权利要求1所述的一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置，其特征在于：所述工具头的结构是：超声振子安装座安装在工具头支架的左侧，压板安装在超声振子安装座的下方，超声振子通过压板固定安装在超声振子安装座上，套筒安装在超声振子的前端，绝缘套筒安装在套筒内部，电极针穿插在绝缘套筒内部，锁紧螺母将负极接头固定在电极针末端，工具安装在绝缘套筒外圆，正极接头固定在工具和绝缘套筒中间，过渡安装板安装在工具头支架的右侧，相机支架和光源支架安装在过渡安装板上，相机安装在相机支架一端，光源安装在光源支架下部，镜头安装在相机前端。
5.根据权利要求1所述的一种电流变辅助超声循迹去毛刺装置，其特征在于：所述伺服运动机构的结构是：Y轴模组A安装在模组底座A、模组底座B和模组底座C上，Y轴模组B安装在模组底座D、模组底座E和模组底座F上，上述两个Y轴模组约束工具头在Y方向上的运动；X轴模组安装板A安装在Y轴模组A的滑块上，X轴模组安装板B安装在Y轴模组B的滑块上，上述两个X轴模组安装板用来连接X轴模组；X轴模组的两端分别固定在X轴模组安装板A和X轴模组安装板B上，用来约束工具头在X方向上的运动；Z轴模组安装在X轴模组的滑块上，用来约束工具头在Z方向上的运动；X轴电机、Y轴电机A、Y轴电机B和Z轴电机分别安装在各个模组的驱动端。
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