CN108115755B - 一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台，其扭振盘的左右两侧设有对称的第一长孔槽，其扭振台支架的顶部平台中部设有通孔槽，所述通孔槽的内周侧面设有安装扭振盘的环形台阶，所述扭振发生装置包括伺服电机与传动机构，所述传动机构包括凸轮盘与对称设置在凸轮盘两侧的杠杆，杠杆一端向下插入凸轮槽的限位销，另一端设有向上插入第一长槽孔的导杆中。本发明扭振台通过伺服电机的驱动和传动机构的带动，促使扭振盘发生往复式的扭振，通过调整伺服电机的转速和导杆与杠杆转轴的距离，即可实现对振动频率与振幅的调节，设计新颖、规划合理，具有结构简易，操作方便，制造及实施成本低，且通用性强的优点，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台。
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针对现有技术存在的问题，提供一种可将扭振叠加在工件上的基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台，结构简易，易于实现，且适合碳纤维板、玻璃纤维板等材料的加工。
本发明提供的技术方案为：
一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台，包括底座、扭振台支架、扭振盘与扭振发生装置，其特征在于：
所述扭振盘用于固定工件，安装在扭振台支架上，呈圆盘状，且左右两侧设有对称的第一长孔槽，所述第一长孔槽沿扭振盘径向设置；
所述扭振台支架由顶部平台和竖向支撑构件构成，所述顶部平台中部设有通孔槽，所述通孔槽的内周侧面设有安装扭振盘的环形台阶，扭振盘水平摆放在所述环形台阶的阶面上，嵌在顶部平台中；扭振台支架通过所述竖向支撑构件立在底座上方，并与底座固定连接；
所述扭振发生装置包括伺服电机与传动机构，所述伺服电机安装在扭振台支架顶部平台的下方；
所述传动机构包括凸轮盘与杠杆，所述凸轮盘设置在扭振盘与伺服电机之间，且与凸轮盘同轴心，凸轮盘的中轴通过联轴器与伺服电机的转动输出轴传动连接，由伺服电机带动凸轮盘旋转，凸轮盘的上表面设有椭圆形的凸轮槽，凸轮盘的左右两侧各设有一杠杆，两杠杆基于凸轮盘的圆心为中心对称；所述杠杆水平设置，其一端设有垂直的限位销，所述限位销向下插入凸轮槽，另一端设有垂直的导杆，所述导杆向上插入扭振盘的第一长槽孔中；
所述杠杆的中部安装在一竖向的转轴上，凸轮盘转动，在椭圆形凸轮槽的导引下，以所述转轴为中心，杠杆在水平方向上旋转摆动，从而带动扭振盘产生往复的扭转，调整所述导杆相对于转轴的距离，即可实现对扭振振幅的调节，通过调节伺服电机的转速即可实现对扭振频率的调节。
在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：
所述导杆采用销钉轴，上部为轴杆，中部为钉头凸缘，下部为螺杆，并配有螺母；所述杠杆上设有第二长孔槽，销钉轴的上部轴杆插在所述第一长孔槽中，钉头凸缘卡在导杆上表面上，下部螺杆穿过第二长孔槽，底端通过螺母锁紧固定。
支撑杠杆的竖向转轴底部安装在轴承座中，所述轴承座的底端固定在所述底座上。
所述扭振盘上设有多个螺纹安装孔，并配有工件固定螺钉和垫片，工件被卡挡在多个固定螺钉之间，通过垫片压紧固定。
有益效果：
本发明扭振台设计新颖、规划合理，通过伺服电机的驱动和传动机构的带动，促使扭振盘发生往复式的扭振，通过调整伺服电机的转速和导杆与杠杆转轴的距离，即可实现对振动频率与振幅的调节，具有结构简易，操作方便，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为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部结构示意图 ；
图3为本发明爆炸结构示意图 ；
图4为本发明部分组件的结构示意图。
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。
如图1至图4所示的一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台，包括底座1、扭振台支架2、扭振盘9与扭振发生装置等组成部分。
所述扭振盘9安装在扭振台支架2上，呈圆盘状，且左右两侧设有对称的第一长孔槽，所述第一长孔槽沿扭振盘9径向布置。所述扭振盘9上设有多组规则排列的螺纹安装孔阵列，并配有工件固定螺钉11和垫片12，工件10被卡挡在多个固定螺钉11之间，通过垫片12压紧固定在扭振盘9的中心处。
所述扭振台支架2由顶部平台和竖向支撑构件构成，所述顶部平台中部设有通孔槽，所述通孔槽的内周侧面设有安装扭振盘9的环形台阶，扭振盘9搁放在所述环形台阶的阶面上，嵌在顶部平台中；扭振台支架2通过所述竖向支撑构件立在底座1上方，并与底座1固定连接。
所述扭振发生装置包括伺服电机3与传动机构，所述伺服电机3固定安装在扭振台支架2顶部平台的下方。
所述传动机构包括凸轮盘5与杠杆6，所述凸轮盘5设置在扭振盘9与伺服电机3之间，且与凸轮盘5同轴心，凸轮盘5的中轴通过联轴器4与伺服电机3的转动输出轴传动连接，由伺服电机3带动凸轮盘5旋转，凸轮盘5的上表面设有椭圆形的凸轮槽，凸轮盘5的左右两侧各设有一杠杆6，所述杠杆6水平摆放，与凸轮盘5和扭振盘9平行，两个杠杆6基于凸轮盘5的圆心中心对称（即其一杠杆以所述圆心为中心转过180度可与另一杠杆重合）。所述杠杆6的一端设有垂直的限位销，所述限位销向下插入凸轮槽中，另一端设有垂直的导杆7，所述导杆7向上插入所述第一长槽孔中，本实施例中，所述导杆7采用销钉轴，其上部为轴杆，中部为钉头凸缘，下部为螺杆，并配有螺母8，杠杆6上设有第二长孔槽，即销钉轴的上部轴杆插在所述第一长孔槽中，钉头凸缘卡在杠杆6的上表面上，下部螺杆穿过第二长孔槽，底端通过螺母8锁紧固定。
杠杆6的中部安装在一竖向的转轴上，凸轮盘5转动，随着椭圆形凸轮槽的长短径变化，在椭圆形凸轮槽的导引下，以杠杆转轴为中心，杠杆6在水平方向上做往复的旋转摆动，通过轴销钉的推动，扭振盘9即产生了往复的扭转振动。杠杆6的竖向转轴底部安装在轴承座中，与轴承座的轴承内圈连接，所述轴承座的底端固定在所述底座1上，伺服电机3转动时，杠杆与转轴一同旋转。
本实施例中，调整所述销螺钉相对于杠杆转轴的距离，即可实现对扭振振幅的调节，通过调节伺服电机3的转速即可实现对扭振频率的调节，对于扭转盘，产生振动的力对称发生，除了扭振所需要的周向推力外，径向力相互抵消，扭振稳定发生。
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)
1.一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台，包括底座（1）、扭振台支架（2）、扭振盘（9）与扭振发生装置，其特征在于：
所述扭振盘（9）用于固定工件，安装在扭振台支架（2）上，呈圆盘状，且左右两侧设有对称的第一长孔槽，所述第一长孔槽沿扭振盘（9）径向设置；
所述扭振台支架（2）由顶部平台和竖向支撑构件构成，所述顶部平台中部设有通孔槽，所述通孔槽的内周侧面设有安装扭振盘（9）的环形台阶，扭振盘（9）水平摆放在所述环形台阶的阶面上，嵌在顶部平台中；扭振台支架（2）通过所述竖向支撑构件立在底座（1）上方，并与底座（1）固定连接；
所述扭振发生装置包括伺服电机（3）与传动机构，伺服电机（3）安装在扭振台支架（2）顶部平台的下方；所述传动机构包括凸轮盘（5）与杠杆（6），所述凸轮盘（5）设置在扭振盘（9）与伺服电机（3）之间，且与凸轮盘（5）同轴心，凸轮盘（5）的中轴通过联轴器（4）与伺服电机（3）的转动输出轴传动连接，由伺服电机（3）带动凸轮盘（5）旋转，凸轮盘（5）的上表面设有椭圆形的凸轮槽，凸轮盘（5）的左右两侧各设有一杠杆（6），两杠杆（6）基于凸轮盘（5）的圆心为中心对称；所述杠杆（6）水平设置，其一端设有垂直的限位销，所述限位销向下插入凸轮槽中，另一端设有垂直的导杆（7），所述导杆（7）向上插入扭振盘（9）的第一长槽孔中；
所述杠杆（6）的中部安装在一竖向的转轴上，凸轮盘（5）转动，在椭圆形凸轮槽的导引下，以杠杆转轴为中心，杠杆（6）在水平方向上旋转摆动，从而通过导杆（7）带动扭振盘（9）产生往复的扭转，调整所述导杆（7）相对于转轴的距离，即可实现对扭振振幅的调节，通过调节伺服电机（3）的转速即可实现对扭振频率的调节。
2.根据权利要求1所述的一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台，其特征在于：
所述导杆（7）采用销钉轴，上部为轴杆，中部为钉头凸缘，下部为螺杆，并配有螺母（8）；所述杠杆上设有第二长孔槽，所述销钉轴的上部轴杆插在所述第一长孔槽中，钉头凸缘卡在导杆（7）上表面上，下部螺杆穿过第二长孔槽，底端通过螺母（8）锁紧固定。
3.根据权利要求1所述的一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台，其特征在于：
支撑杠杆（6）的竖向转轴底部安装在轴承座中，所述轴承座的底端固定在所述底座（1）上。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于杠杆与凸轮机构的机械式扭振台，其特征在于：
所述扭振盘（9）上设有多个螺纹安装孔，并配有工件固定螺钉（11）和垫片（12），工件（10）被卡挡在多个固定螺钉（11）之间，通过垫片（12）压紧固定。
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