CN109304644A - 动平衡环及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波加工技术领域，尤其是涉及一种动平衡环及其设计方法，该动平衡环包括环体，所述环体具有相对的内侧面和外侧面，所述内侧面用于围成所述环体的中部的安装孔；所述外侧面设置有多个配重孔，且多个所述配重孔沿所述外侧面的长度方向布设。在将刀柄与刀盘装配形成一体后，再将动平衡环安装于刀盘或刀柄的刀体上，然后通过在动平衡环的配重孔中安装物体，以调节刀柄、刀盘和动平衡环形成的整体的重心的空间位置，以使其保持在刀柄的旋转轴线上，从而有利于维持转动过程中的平衡状态，减少机械故障的发生。

Description

动平衡环及其设计方法

技术领域

本发明涉及超声波加工技术领域，尤其是涉及一种动平衡环及其设计方法。

背景技术

由于刀柄和刀盘形成的整体的重心发生变化，因此在机床主轴带动刀柄和刀盘动过程中，会出现转动不平衡的现象，既而易出现机械故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动平衡环及其设计方法，以解决现有技术中存在的由于刀柄和刀盘形成的整体的重心发生变化，在刀柄和刀盘转动过程中会出现转动不平衡的技术问题。

本发明提供了一种动平衡环，包括环体，所述环体具有相对的内侧面和外侧面，所述内侧面用于围成所述环体的中部的安装孔；所述外侧面设置有多个配重孔，且多个所述配重孔沿所述外侧面的长度方向布设。

进一步地，还包括调节装置，所述调节装置用于安装在所述配重孔中。

进一步地，所述配重孔具有内螺纹。

进一步地，所述调节装置为柱状结构；所述柱状结构具有外螺纹，用于与所述配重孔的内螺纹相配合。

进一步地，所述柱状结构的长度不大于所述环体的环宽。

进一步地，多个所述配重孔在所述外侧面上等圆心角分布。

进一步地，所述环体包括嵌套在一起的多个子环。

进一步地，所述配重孔的孔径与所述环体的外径、所述环体的轴向长度和所述环体的环宽线性相关。

进一步地，所述配重孔的孔径满足以下公式：

d＝0.02D+0.5L+0.2W+0.1，

其中，d表示所述配重孔的孔径，D表示所述环体的外径，L表示所述环体的轴向长度，W表示所述环体的环宽。

进一步地，所述环体的环面与所述外侧面之间具有倒角结构。

本发明还提供了一种所述的动平衡环的设计方法，该设计方法包括：

确定环体的外径D，环体的外径D是刀柄的外径的1.1～1.3倍；

确定环体的内径D'，环体的内径D'与刀柄的外径间隙配合，且公差等级为H8或H10；

确定环体的环宽W，其中，环体的环宽W满足公式：

确定环体的轴向长度L，其中，环体的轴向长度是刀柄的轴向长度0.10～0.13倍；

确定配重孔的孔径d，其中，配重孔的孔径d足公式：

d＝0.02D+0.5L+0.2W+0.1。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的动平衡环及设计方法，其中，动平衡环包括环体，所述环体具有相对的内侧面和外侧面，所述内侧面用于围成所述环体的中部的安装孔；所述外侧面设置有多个配重孔，且多个所述配重孔沿所述外侧面的长度方向布设。在将刀柄与刀盘装配形成一体后，再将动平衡环安装于刀盘或刀柄的刀体上，然后通过在动平衡环的配重孔中安装物体，以调节刀柄、刀盘和动平衡环形成的整体的重心的空间位置，以使其保持在刀柄的旋转轴线上，从而有利于维持转动过程中的平衡状态，减少机械故障的发生。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中环体的结构示意图；

图2为本发明实施例一中环体的主视图；

图3为本发明实施例一中环体的右视图；

图4为图2中沿A-A线的剖视图；

图5为本发明实施例一中调节装置的结构示意图；

图6为本发明实施例三中环体的结构示意图。

图标：

101-环体；102-内侧面；103-外侧面；

104-配重孔；105-安装孔；106-环面；

107-柱状结构；108-一字槽；109-第一子环；

110-第二子环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1为本发明实施例一中环体的结构示意图；图2为本发明实施例一中环体的主视图；图3为本发明实施例一中环体的右视图；图4为图2中沿A-A线的剖视图；图5为本发明实施例一中调节装置的结构示意图；参见图1至图5所示，本发明实施例一提供了一种动平衡环，该动平衡环包括环体101，环体101具有相对的内侧面102和外侧面103，内侧面102用于围成环体101的中部的安装孔105；外侧面103设置有多个配重孔104，且多个配重孔104沿外侧面103的长度方向布设，也就是说，多个配重孔沿外侧面的周向布设。

具体而言，环体101呈圆环状，环体101还具有相对的两个环面106，环面106与环体101的轴线垂直。而内侧面102和外侧面103均与环体101的轴线平行，且环体101的直径垂直于内侧面102和外侧面103。使用时，通过将刀柄的刀体或刀盘穿过安装孔105，以实现动平衡环的安装。配重孔104为圆形孔；配重孔104的轴线穿过环体101的环心。配重孔104贯穿内侧面102和外侧面103。

该实施例提供的动平衡环，在将刀柄与刀盘装配形成一体后，再将动平衡环安装于刀盘或刀柄的刀体上，然后通过在动平衡环的配重孔104中安装物体，以调节刀柄、刀盘和动平衡环形成的整体的重心的空间位置，以使其保持在刀柄的旋转轴线上，从而有利于维持转动过程中的平衡状态，减少机械故障的发生。

该实施例可选的方案中，动平衡环还包括调节装置，调节装置用于安装在配重孔104中。

具体而言，通过调节装置以实现重心的调节。调节装置与配重孔104之间的连接方式可以螺纹连接。动平衡环与刀体，或动平衡环与刀盘之间的连接方式可以是间隙配合连接，并在环体101上对称的两个配重孔104中安装调节装置，以实现动平衡环与刀体固定连接，或动平衡环与刀盘固定连接。

需要说明的是，调节装置与配重孔104之间的连接方式还可以是过盈配合连接；调节装置与配重孔104之间的连接是可拆卸连接时，可以便于调平。

该实施例可选的方案中，配重孔104具有内螺纹。调节装置为柱状结构107；柱状结构107具有外螺纹，用于与配重孔104的内螺纹相配合。内螺纹可以是单线螺纹，且外螺纹是单线螺纹；或内螺纹是多线螺纹，且外螺纹是多线螺纹；在采用多线螺纹时，可以提高柱状结构107的快速调节。柱状结构107的端部开设有驱动槽，，通过螺丝刀插入驱动槽，以旋拧柱状结构，使其安装于配重孔中，驱动槽可以为一字槽108或十字槽，该实施例中，以驱动槽为一字槽108为例。需要说明的是，调节装置还可以是顶丝、螺钉、螺栓或螺柱。

该实施例可选的方案中，柱状结构107的长度可以根据实现调节，如柱状结构107的长度小于环体101的环宽，环体101的环宽为环体101的外圆半径与内圆半径之差。需要说明的是，柱状结构107的长度还可以大于或等于环体101的环宽。

该实施例可选的方案中，多个配重孔104在外侧面103上等圆心角分布，也就是说，任意相邻两个配重孔104之间所对的圆心角相等。

具体而言，配重孔104的数量可以为15～30个，该实施例中，以配重孔104的数量为20个具体说明其分布情况，相邻两个配重孔104之间所对的圆心角为20°。

该实施例可选的方案中，环体101的轴向截面形状呈矩形，环体101的某一直径位于该轴向截面上，且该轴向截面垂直于环体101的环面106。环体101的相对的两个环面106相互平行。环体101的内侧面102和外侧面103均为柱面。

需要说明的是，该实施例中，环体101的截面形状还可以呈直角梯形等。

该实施例可选的方案中，环体101的环面106与外侧面103之间具有倒角结构。

该实施例还提供了一种动平衡环的设计方法，该设计方法包括：

步骤S100、确定环体的外径D，环体的外径D是刀柄的外径的1.1～1.3倍；

步骤S200、确定环体的内径D'，环体的内径D'与刀柄的外径间隙配合，且公差等级为H8或H10；

步骤S300、确定环体的环宽W，其中，环体的环宽W满足公式：

步骤S400、确定环体的轴向长度L，其中，环体的轴向长度是刀柄的轴向长度0.10～0.13倍；

确定配重孔的孔径d，其中，配重孔的孔径d足公式：

d＝0.02D+0.5L+0.2W+0.1。

该实施例中，通过动平衡环实现调节平衡，减小或消除转动不平衡的方法为：

将换能器、刀盘(或磨头)连接至刀柄，再将动平衡环装于刀柄的刀体上，以形成一装配体，通过动平衡仪测量上述装配体的重心；当转动不平衡时，在相应的配重孔104内装入调节装置，再次测试，重复上述步骤直至装配体的重心保持在刀柄的轴线为止。

需要说明的是，在使用时，并不是每个配重孔中都安装有调节装置，并且只当上述装配体的重心不在刀柄的轴线上时，在某一个或多个配重孔中安装调节装置以实现调节平衡。

实施例二

本实施例二中的动平衡环是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。

该实施例可选的方案中，配重孔104的孔径与环体101的外径、环体101的轴向长度和环体101的环宽线性相关，通过实验测算，当线性相关时，便于配置相应的调节装置，且有利于快速的调节平衡。

具体而言，配重孔104的孔径满足以下公式：

d＝xD+yL+zW+C，

其中，d表示配重孔104的孔径(既配重孔的孔直径)，D表示环体101的外径(即环体的外圆直径)，L表示环体101的轴向长度，W表示环体101的环宽；C表示常数；x、y、z均表示相关系数，孔径、外径、轴向长度和环宽的单位均为毫米。

在该实施例上，配重孔104的孔径d满足：

d＝0.02D+0.5L+0.2W+0.1。

实施例三

本实施例三中的动平衡环是在实施例一或实施例二的基础上的改进，实施例一或实施例二中公开的技术内容不重复描述，实施例一或实施例二公开的内容也属于本实施例公开的内容。

图6为本发明实施例三中环体的结构示意图，参见图6所示，该实施例可选的方案中，环体101包括嵌套在一起的多个子环，通过多个子环，便于增加或减小环体101整体的重量，便于调节平衡。

该实施例中以子环的数量为两个为例具体说明，为了便于区分两个子环，两个子环分别称为：第一子环109和第二子环110，第一子环109的内圆直径大于或等于第二子环110的外圆直径，这样第一子环109便嵌套于第二子环110的外部；使用时，第二子环110套于刀体上；第一子环109与第二子环110之间通过环体101上对称的两个配重孔104中安装调节装置实现固定连接。由于环体101分为第一子环109和第二子环110，因此配重孔104相应的分成两个半孔，一个半孔位于第一子环109上，另一个半孔位于第二子环110上。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (10)

1.一种动平衡环，其特征在于，包括环体，所述环体具有相对的内侧面和外侧面，所述内侧面用于围成所述环体的中部的安装孔；所述外侧面设置有多个配重孔，且多个所述配重孔沿所述外侧面的长度方向布设。

2.根据权利要求1所述的动平衡环，其特征在于，还包括调节装置，所述调节装置用于安装在所述配重孔中。

3.根据权利要求2所述的动平衡环，其特征在于，所述配重孔具有内螺纹。

4.根据权利要求3所述的动平衡环，其特征在于，所述调节装置为柱状结构；所述柱状结构具有外螺纹，用于与所述配重孔的内螺纹相配合。

5.根据权利要求4所述的动平衡环，其特征在于，所述柱状结构的长度不大于所述环体的环宽。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的动平衡环，其特征在于，多个所述配重孔在所述外侧面上等圆心角分布。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的动平衡环，其特征在于，所述环体包括嵌套在一起的多个子环。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的动平衡环，其特征在于，所述配重孔的孔径与所述环体的外径、所述环体的轴向长度和所述环体的环宽线性相关。

9.根据权利要求8所述的动平衡环，其特征在于，所述配重孔的孔径满足以下公式：

d＝0.02D+0.5L+0.2W+0.1，

其中，d表示所述配重孔的孔径，D表示所述环体的外径，L表示所述环体的轴向长度，W表示所述环体的环宽。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的动平衡环的设计方法，其特征在于，该设计方法包括：

确定环体的外径D，环体的外径D是刀柄的外径的1.1～1.3倍；

确定环体的内径D'，环体的内径D'与刀柄的外径间隙配合，且公差等级为H8或H10；

确定环体的环宽W，其中，环体的环宽W满足公式：

确定环体的轴向长度L，其中，环体的轴向长度是刀柄的轴向长度0.10～0.13倍；

确定配重孔的孔径d，其中，配重孔的孔径d足公式：

d＝0.02D+0.5L+0.2W+0.1。