CN108144833B - 一种基于同步带轮的机械式扭振台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于同步带轮的机械式扭振台，其特征在于，包括扭振台支架、扭振平台和扭振发生装置。本发明扭振台设计新颖、规划合理，伺服电机控制主动同步带轮旋转，通过同步带的传动，间接驱使从动同步带轮旋转，进而带动偏心配重块转动，促使扭振平台和工件发生振动，扭振台工作时，通过调整伺服电机的转速和偏心配重结构的重心位置，即可实现对振动频率与振幅的调节，具有结构简易，易于实现，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

一种基于同步带轮的机械式扭振台

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，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，其技术方案为：

一种基于同步带轮的机械式扭振台，其特征在于，包括扭振台支架、扭振平台和扭振发生装置；

所述扭振平台用于固定安装工件，呈圆盘状，以活动连接的方式安装在扭振台支架上；

所述扭振发生装置设置在扭振平台的下方，扭振发生装置包括伺服电机与传动机构，伺服电机的转动输出轴与扭振平台的中心同轴；传动机构包括同步带、主动同步带轮和两个从动同步带轮，两从动同步带轮对称的设置在主动同步带轮的左右两侧，主动同步带轮的中心轴通过8字联轴器与伺服电机的转动输出轴连接，主动同步带轮由伺服电机带动旋转，再通过同步带带动从动同步带轮转动；

所述从动同步带轮包括轮圈与附着在轮圈上的偏心配重结构，从动同步带轮的中心轴杆与振动平台连接，扭振发生装置工作时，各从动同步带轮转动，通过偏心配重结构使其重心产生旋转位移，促使扭振平台连带工件产生一定频率和振幅的振动；

所述偏心配重结构由第一偏心配重块与第二偏心配重块构成，所述第一偏心配重块固定在所述轮圈中，其重心与轮圈的中心轴线不重合，所述第二偏心配重块以可拆卸的方式安装在从动同步带轮中，以轮圈的轴线为中心，旋转第二偏心配重块，改变其与第一偏心配重块的夹角，通过对从动同步带轮重心位置的调整，即能实现对所述振幅的调整。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述第一偏心配重块、第二偏心配重块均呈半环状的扇形，当第二偏心配重块转至第一偏心配重块的正对面时，从动同步带轮的重心在其中心轴线上，扭振发生装置工作，扭振平台无振动产生。

所述从动同步带轮的中心轴杆底端设有环形螺母结构，第一偏心配重块嵌在所述环形螺母结构外周面与轮圈内周面之间，所述第二配重块的中心处与一环形垫圈连接，通过与所述螺母结构适配的螺钉穿过环形垫圈，将第二配重块连接在所述中心轴杆的底端。

所述扭振台支架的上部设有圆环形的托架，所述托架的内周侧设有搁放扭振平台的台阶，扭振平台与托架之间通过两个定位弹簧连接，所述定位弹簧沿扭振平台径向布置，两端抵压在第一挡块、第二挡块上，所述第一挡块固定在扭振平台上，第二挡块固定在所述托架上；两个定位弹簧对称设置在扭振平台的前后两侧，与两从动同步带轮的布置方向垂直。

扭振平台在对应从动同步带轮中心轴杆的安装位置设有安装通孔，所述中心轴杆上设有上、下两个平行的卡槽，安装时，两卡槽分别位于扭振平台的上、下两侧，并通过与之适配的C型卡簧将中心轴杆限位在所述安装通孔中，使其在轴向上无法轻易移动。

有益效果：

本发明扭振台设计新颖、规划合理，通过伺服电机驱动控制主动同步带轮旋转，通过同步带的传动，使从动同步带轮旋转，进而带动偏心配重块转动，促使扭振平台和工件发生振动，扭振台工作时，通过调整伺服电机的转速和偏心配重结构的中心位置，即可实现对振动频率与振幅的调节，具有结构简易，易于实现，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为扭振台的俯视立体结构示意图；

图2为扭振台的结构示意图；

图3为 扭振台的仰视立体结构示意图；

图4为扭振台的拆分结构示意图；

图5为扭振发生装置传动机构的结构示意图；

图6为从动同步带轮的结构示意图。

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所示，一种基于同步带轮的机械式扭振台，包括扭振台支架1、扭振平台2和扭振发生装置等组成部分。

所述扭振平台2用于固定安装工件6，即用作工作台，其呈圆盘状，以活动连接的方式安装在扭振台支架1上，即扭振平台2有在扭振台支架1中发生一定扭转的活动自由度。扭振平台2上设有多组定位工件6的安装孔，配合螺钉4和螺钉垫圈5使用。

所述扭振台支架1的上部设有圆环形的托架和四个支撑脚，托架的内周侧设有搁放扭振平台2的台阶，扭振平台2嵌在所述托架中。扭振平台2与托架之间通过两个定位弹簧3连接，以防止扭振平台2过度扭转，影响加工。所述定位弹簧3沿扭振平台2的径向布置，两端抵压在第一挡块、第二挡块上，所述第一挡块固定在扭振平台2上，第二挡块固定在所述托架上，如图1所示。

所述扭振发生装置设置在扭振平台2的下方，扭振台支架的四个支撑脚之间。扭振发生装置包括伺服电机7与传动机构，伺服电机7的转动输出轴与扭振平台2的中心同轴，传动机构包括同步带11、一个主动同步带轮13、两个从动同步带轮10和若干同步带夹紧轮12，如图3、图5所示，所述从动同步带轮10对称的设置在主动同步带轮13的左右两侧，主动同步带轮13的中心轴通过8字联轴器与伺服电机7的转动输出轴连接，主动同步带轮13由伺服电机7带动旋转，再通过同步带11带动两个从动同步带轮10转动。

所述从动同步带轮包括轮圈10与附着在轮圈10上的偏心配重结构，从动同步带轮的中心轴杆与振动平台2活动连接，扭振发生装置工作时，各从动同步带轮转动，通过偏心配重结构使其重心产生旋转位移，促使扭振平台2连带工件6产生一定频率和振幅的振动。所述同步带夹紧轮12用于保障同步带与轮圈10的稳定啮合。

所述偏心配重结构由第一偏心配重块与第二偏心配重块9构成，如图6所示，所述第一偏心配重块固定在所述轮圈10中，其重心与轮圈10的中心轴线不重合，所述第二偏心配重块9以可拆卸的方式安装在从动同步带轮中，用于调整从动同步带轮整体重心与其旋转中心的距离。如图所示，以轮圈10的轴线为中心，旋转第二偏心配重块9，改变其与第一偏心配重块的夹角，即能改变从动同步带轮重心与其旋转中心的距离，而通过对从动同步带轮重心位置的调整，即可实现对扭振平台振幅的调整。本实施例中，所述第一偏心配重块、第二偏心配重块9均呈半环状的扇形，从动同步带轮的中心轴杆底端设有环形螺母结构，第一偏心配重块嵌在所述环形螺母结构外周面与轮圈10内周面之间，所述第二配重块9的中心处与一环形垫圈连接，通过与所述螺母结构适配的螺钉8穿过环形垫圈，则将第二配重块9连接在所述中心轴杆的底端。两偏心配重块同材料时，根据对二者及必要连接结构尺寸和质量的计算，可控制第二偏心配重块9转至第一偏心配重块的正对面时，从动同步带轮的重心在其中心轴线上，则扭振发生装置工作，扭振平台2无振动产生，即第一、第二偏心配重块上下重合时，振幅最大，第二偏心配重块旋转180°后，从动同步带轮整体重量无偏心，则振幅最小。

扭振平台2在对应从动同步带轮中心轴杆的安装位置设有安装通孔，所述中心轴杆上设有上、下两个平行的卡槽，安装时，两卡槽分别位于扭振平台2的上、下两侧，并通过与之适配的C型卡簧16将中心轴杆限位在所述安装通孔中，使其在轴向上无法轻易移动。

所述扭振台支架1的上部设有圆环形的托架，所述托架的内周侧设有搁放扭振平台2的台阶，扭振平台2与托架之间通过两个定位弹簧连接3，所述定位弹簧3沿扭振平台2径向布置，两端抵压在第一挡块、第二挡块上，所述第一挡块固定在扭振平台2上，第二挡块固定在所述托架上。两个定位弹簧3对称设置在扭振平台2的前后两侧，与两从动同步带轮10的布置方向垂直。

工作原理：

本发明扭振台的扭振发生装置工作时，通过驱动从动同步带轮转动，使其重心发生周期性的变化，即可促使扭振平台2连带工件6产生轴向上的振动，通过调整伺服电机7的转速和偏心配重结构的重心位置，即可调节振动产生的频率和振幅。两从动同步带轮对称设置，其偏心配重结构的旋转也镜像对称，使扭振平台2在径向上的受力相互抵消，故振动稳定发生，且连接主动同步带轮13与伺服电机7的8字联轴器14可有效隔离电机振动对扭振的反作用力。

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)

1.一种基于同步带轮的机械式扭振台，其特征在于，包括扭振台支架（1）、扭振平台（2）和扭振发生装置；

所述扭振平台（2）用于固定安装工件（6），呈圆盘状，以活动连接的方式安装在扭振台支架（1）上；

所述扭振发生装置设置在扭振平台（2）的下方，扭振发生装置包括伺服电机（7）与传动机构，伺服电机（7）的转动输出轴与扭振平台（2）的中心同轴；传动机构包括同步带（11）、主动同步带轮（13）和两个从动同步带轮，两从动同步带轮对称的设置在主动同步带轮（13）的左右两侧，主动同步带轮（13）的中心轴通过8字联轴器与伺服电机（7）的转动输出轴连接，主动同步带轮（13）由伺服电机（7）带动旋转，再通过同步带（11）带动从动同步带轮转动；

所述从动同步带轮包括轮圈（10）与附着在轮圈（10）上的偏心配重结构，从动同步带轮的中心轴杆与振动平台（2）连接，扭振发生装置工作时，各从动同步带轮转动，通过偏心配重结构使其重心产生旋转位移，促使扭振平台（2）连带工件（6）产生一定频率和振幅的振动；

所述偏心配重结构由第一偏心配重块与第二偏心配重块（9）构成，所述第一偏心配重块固定在所述轮圈（10）中，其重心与轮圈（10）的中心轴线不重合，所述第二偏心配重块（9）以可拆卸的方式安装在从动同步带轮中，以轮圈（10）的轴线为中心，旋转第二偏心配重块（9），改变其与第一偏心配重块的夹角，通过对从动同步带轮重心位置的调整，即能实现对所述振幅的调整；

所述扭振台支架（1）的上部设有圆环形的托架，所述托架的内周侧设有搁放扭振平台（2）的台阶，扭振平台（2）与托架之间通过两个定位弹簧连接（3），所述定位弹簧（3）沿扭振平台（2）径向布置，两端抵压在第一挡块、第二挡块上，所述第一挡块固定在扭振平台（2）上，第二挡块固定在所述托架上；两个定位弹簧（3）对称设置在扭振平台（2）的前后两侧，与两从动同步带轮（10）的布置方向垂直，以防止扭振平台（2）过度扭转。

2.根据权利要求1所述的一种基于同步带轮的机械式扭振台，其特征在于：

所述第一偏心配重块、第二偏心配重块（9）均呈半环状的扇形，当第二偏心配重块（9）转至第一偏心配重块的正对面时，从动同步带轮的重心在其中心轴线上，扭振发生装置工作，无振动产生。

3.根据权利要求2所述的一种基于同步带轮的机械式扭振台，其特征在于：

所述从动同步带轮的中心轴杆底端设有环形螺母结构，第一偏心配重块嵌在所述环形螺母结构外周面与轮圈（10）内周面之间，所述第二配重块（9）的中心处与一环形垫圈连接，通过与所述螺母结构适配的螺钉（8）穿过环形垫圈，将第二配重块（9）连接在所述中心轴杆的底端。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于同步带轮的机械式扭振台，其特征在于：

扭振平台（2）在对应从动同步带轮中心轴杆的安装位置设有安装通孔，所述中心轴杆上设有上、下两个平行的卡槽，安装时，两卡槽分别位于扭振平台（2）的上、下两侧，并通过与之适配的C型卡簧（16）将中心轴杆限位在所述安装通孔中，使其在轴向上无法轻易移动。