CN108044695A - 一种基于空间凸轮的机械式扭振台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于空间凸轮的机械式扭振台，其特征在于，包括扭振台支架、扭振平台以及扭振发生装置。本发明机械式扭振台结构设计新颖、规划合理，通过伺服电机的驱动和传动机构的带动，控制主动、从动空间凸轮同步转动，设有螺旋凹槽的主动、从动空间凸轮通过限位杆即可控制扭振平台产生扭振（扭动），且通过调节伺服电机的旋转速度和螺旋凹槽的走向，可实现对振动频率和振幅的调节，本发明具有结构简易，易于实现，制造及实施成本低，且通用性强的优点，适合推广使用。

Description

一种基于空间凸轮的机械式扭振台

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种基于同步带轮的机械式扭振台。

背景技术

在机械加工中，如车削、钻削、磨削等，对刀具或被加工工件施加一定频率与振幅的轴向振动或扭振，有利于降低切削力和切削热量，减少粘刀、崩刀的情况，可提升加工效率和延长刀具寿命，而根据叠加振动的频率，这种技术可分为超声振动辅助加工与非超声振动辅助加工。对于一些特殊材料，如碳纤维板、玻璃纤维板等，在钻孔和扩孔过程中，由于其内部的纤维材料容易在加工过程中被拉开、拉断，导致加工效果差，甚至无法加工，对钻头或工件施加钻头轴向的超声频或非超声频扭转振动，可以使切削力周期性变化，促进纤维材料的切割，防止其拉出，提升加工效果，但市场上适合纤维材料钻削加工的机械式扭振台并不多。

例如，专利号为CN201610002983.1的《一种复合振动钻削装置》就将超声频扭振叠加在钻头上，其技术目的是满足非金属硬脆材料和难切削金属材料，但对钻削主轴的生产、制作、安装、维护要求较高。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种将扭振叠加在工件上的一种基于同步带轮的机械式扭振台，易于生产制造及维护，且适合碳纤维板、玻璃纤维板等材料的加工。

本发明的技术方案为：

一种基于空间凸轮的机械式扭振台，其特征在于，包括扭振台支架、扭振平台以及扭振发生装置；

所述扭振平台用于固定安装工件，呈圆盘状；

所述扭振台支架由上部的圆环形托架和下部的底座构成，所述托架的内周侧设有搁放扭振平台的台阶，扭振平台以可扭转的方式嵌在所述圆环形托架中；

所述扭振发生装置包括伺服电机、传动机构、主动空间凸轮与从动空间凸轮，所述主动空间凸轮与从动空间凸轮分别设置在扭振平台的左右两侧，伺服电机通过传动机构控制主动空间凸轮和从动空间凸轮同步旋转；

所述主动空间凸轮、从动空间凸轮的表面设有螺旋凹槽，扭振平台在对应主、从动空间凸轮的方向各设有一驱动杆，所述驱动杆的一端固定在扭振平台上，另一端插入所述螺旋凹槽内，伺服电机驱动主、从动空间凸轮旋转，即可通过驱动杆带动扭振平台产生一定频率和振幅的扭振，且两空间凸轮上的螺旋凹槽轮廓走向对应，使二者同一时刻通过驱动杆传递给扭振平台的驱动力为同样的旋转方向。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述传动机构包括主动轴、从动轴以及同步带轮，所述主动空间凸轮同轴安装在主动轴上，由主动轴带动旋转，从动空间凸轮同轴安装在从动轴上，由从动轴带动旋转，伺服电机通过联轴器与主动轴的一端连接，主动同步带轮则安装在主动轴上与伺服电机相对的另一端，并通过同步带带动安装在从动轴上的从动同步带轮。

所述主动轴、从动轴通过轴承座固定在所述扭振台支架上。

所述主动空间凸轮、从动空间凸轮上的螺纹凹槽均为闭环结构。

有益效果：

本发明机械式扭振台结构设计新颖、规划合理，通过伺服电机的驱动和传动机构的带动，控制主动、从动空间凸轮同步转动，设有螺旋凹槽的主动、从动空间凸轮通过限位杆即可控制扭振平台产生扭振（扭动），且通过调节伺服电机的旋转速度和螺旋凹槽的走向，可实现对振动频率和振幅的调节，本发明具有结构简易，易于实现，制造及实施成本低，且通用性强的优点，适合推广使用。

附图说明

图1为扭振台的结构示意图一；

图2为扭振台的拆分结构示意图；

图3为扭振台的结构示意图二。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的介绍。

一种基于空间凸轮的机械式扭振台，包括扭振台支架1、 扭振平台12以及扭振发生装置等组成部件。

所述扭振平台12呈圆盘状，其表面设有安装孔阵列，通过螺钉13和垫圈14固定安装工件6，如图1所示。

所述扭振台支架1由上部的圆环形托架和下部的底座构成，底座固定在钻床工作台上，所述托架的内周侧设有搁放扭振平台2的台阶，扭振平台12嵌在所述圆环形托架中，且托架与扭振平台2的接触面平滑，扭振平台2可在托架中旋转扭动。

所述扭振发生装置包括伺服电机3、传动机构、主动空间凸轮6与从动空间凸轮9。所述主动空间凸轮6与从动空间凸轮9分别设置在扭振平台12的左右两侧，伺服电机3通过传动机构控制主动空间凸轮6和从动空间凸轮9同步旋转。所述传动机构包括主动轴5、从动轴10以及同步带8，所述主动空间凸轮6同轴安装在主动轴5上，可由主动轴5带动旋转；从动空间凸轮9同轴安装在从动轴10上，由从动轴10带动旋转，伺服电机3通过联轴器4与主动轴5的一端连接，主动同步带轮7则安装在主动轴5上与伺服电机3相对的另一端，并通过同步带8带动安装在从动轴10上的从动同步带轮9，由从动同步带轮9驱动从动轴10和从动空间凸轮11旋转。所述主动轴5、从动轴10通过轴承座固定在所述扭振台支架1底座的侧面上，伺服电机3通过电机支架2固定在扭振台支架1的侧面。

所述主动空间凸轮6、从动空间凸轮11的表面设有螺旋凹槽，扭振平台12在对应主、从动空间凸轮的方向各设有一驱动杆，所述驱动杆的一端固定在扭振平台12上，另一端插入所述螺旋凹槽内，受螺旋凹槽走向的制约，伺服电机3驱动主、从动空间凸轮旋转，即可通过驱动杆带动扭振平台12产生一定频率和振幅的扭振。

两空间凸轮上螺旋凹槽轮廓的形状相同或是对称取决于传动机构的形式，本实施例中，经过传动机构的带动，主动同步带轮7、从动同步带轮9同向旋转，则两空间凸轮上的螺旋凹槽轮廓走向需形状对称，使主动、从动空间凸轮在同一时刻通过驱动杆传递给扭振平台12的驱动力始终同向，即同为逆时针或同为顺时针。本实施例中，所述主动空间凸轮6、从动空间凸轮11上的螺纹凹槽为具有正弦特性的闭环结构，实践中，可通过特殊的凹槽轮廓实现非正弦特性的扭振。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于空间凸轮的机械式扭振台，其特征在于，包括扭振台支架（1）、 扭振平台（12）以及扭振发生装置；

所述扭振平台（12）用于固定安装工件（6），呈圆盘状；

所述扭振台支架（1）由上部的圆环形托架和下部的底座构成，所述托架的内周侧设有搁放扭振平台（2）的台阶，扭振平台以可扭转的方式嵌在所述圆环形托架中；

所述扭振发生装置包括伺服电机（3）、传动机构、主动空间凸轮（6）与从动空间凸轮（9），所述主动空间凸轮（6）与从动空间凸轮（9）分别设置在扭振平台（12）的左右两侧，伺服电机（3）通过传动机构控制主动空间凸轮（6）和从动空间凸轮（9）同步旋转；

所述主动空间凸轮（6）、从动空间凸轮（11）的表面设有螺旋凹槽，扭振平台（12）在对应主、从动空间凸轮的方向各设有一驱动杆，所述驱动杆的一端固定在扭振平台（12）上，另一端插入所述螺旋凹槽内，伺服电机（3）驱动主、从动空间凸轮旋转，即可通过驱动杆带动扭振平台（12）产生一定频率和振幅的扭振，且两空间凸轮上的螺旋凹槽轮廓走向对应，使二者同一时刻通过驱动杆传递给扭振平台（12）的驱动力为同样的旋转方向。

2.根据权利要求1中所述的一种基于空间凸轮的机械式扭振台，其特征在于：所述传动机构包括主动轴（5）、从动轴（10）以及同步带轮，所述主动空间凸轮（6）同轴安装在主动轴（5）上，由主动轴（5）带动旋转，从动空间凸轮（9）同轴安装在从动轴（10）上，由从动轴（10）带动旋转，伺服电机（3）通过联轴器（4）与主动轴（5）的一端连接，主动同步带轮（7）则安装在主动轴（5）上与伺服电机（3）相对的另一端，并通过同步带（8）带动安装在从动轴（10）上的从动同步带轮（9）。

3.根据权利要求2中所述的一种基于空间凸轮的机械式扭振台，其特征在于，所述主动轴（5）、从动轴（10）通过轴承座固定在所述扭振台支架（1）上。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于空间凸轮的机械式扭振台，其特征在于，所述主动空间凸轮（6）、从动空间凸轮（11）上的螺纹凹槽均为闭环结构。