CN110280538A - 基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于悬链线形刀具的纵‑弯复合超声振动去胶方法及装置，采用半波长圆锥形变幅杆与悬链形刀具相结合，刀具的边缘曲线采用悬链线形设计，能够实现纵向以及横向弯曲分量振动，形成平面椭圆的切割运动轨迹，剪切力较小，切口平滑；变幅杆采用半波长圆锥形变幅杆，采用整体式设计，直接与压电陶瓷片相连，能够实现纵向振动；刀具工作角度可以通过F形卡头与卡头支撑柱之间的螺栓进行无级调节，外套筒顶部的微调丝杠可以调节刀具的切深；X‑Y二维进给台通过步进电机控制，进给精度高，可以实现X‑Y平面内任何位置的微进给加工。本发明采用线圈产生的磁力吸引工作板上的条形铁薄板夹装工件，具有拆‑装工件方便、体积小、结构简单等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种除胶设备，特别是涉及一种基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法及装置。
背景技术：
目前，随着超声振动加工技术不断完善，配合一定的加工条件可以获得较好的表面加工形貌，而且由于该技术是周期性与工件接触的，所以可以大大降低传统加工技术刀具与工件的接触应力，故超声振动加工技术在在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域的应用越来越广泛，随之也产生了很多的超声振动加工方法与设备。目前，去除玻璃板、亚克力板等板材上质地较硬胶体的方法大多是采用化学药剂进行去除的，而这会造成环境的污染、废液处理以及工件表面残余药液清理困难等问题。采用传统机械方法加工剪切应力大，获得的加工表面很粗糙，且容易刮伤工件的表面。由于去除胶体时的剪切力和刀具的角度也有很大的关系，所以角度可调节的刀具也是很重要的，但目前用于这方面加工的刀具角度都不具可调性。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、提高超声加工通用性且容易实施的基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法及装置。
本发明的技术方案是：
一种基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法，包括以下步骤：
a、在底座上分别设置一个工作板和卡头支撑柱，在卡头支撑柱的上端设置圆锥形变幅杆，圆锥形变幅杆的下端设置刀具，圆锥形变幅杆与超声发生器连接；
b、采用半波长圆锥形变幅杆与悬链形刀具相结合，刀具边缘曲线采用悬链线形设计，能够实现纵向以及横向弯曲分量振动，形成平面椭圆的切割运动轨迹；
c、将板材工件固定在工作台上，刀具对板材工件上的胶进行振动切割；
d、改变变幅杆和刀具边缘的曲线类形，能够获得不同的纵向振动分量和横向弯曲振动分量，降低剪切力，同时使得切口更加平滑。
圆锥形变幅杆采用整体式设计，实现纵向振动，通过紧固螺栓使压电陶瓷片、电极片和变幅杆连接在一起，并且，压电陶瓷片和电极片交错分布，压电陶瓷片的正负极通过电极片以及电缆和超声波发生器连接工作。
圆锥形变幅杆的小端凸台部分和悬链线形刀具柄焊接连接，工作板固定在Y向滑块上，Y向滑块的上端设置有线圈，该线圈与电源连接，工作板上放置有条形铁薄板，条形铁薄板通过线圈产生的磁力将板材工件固定在工作板上。
变幅杆和卡头支撑座之间设置有半圆形连接头和螺栓，能够调整变幅杆的倾斜角度，底座上设置有X向导轨和X向滑块，以及Y向导轨和Y向滑块,能够使工作板调整前后左右位置。
一种基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶装置，包括底座、变幅杆和超声发生器，所述底座上设置有X向导轨和X向滑块，二者之间为滑动式配合且设置有移动机构，所述X向滑块上设置有Y向导轨，所述Y向导轨上设置有Y向滑块,二者之间为滑动式配合且设置有移动机构,所述Y向滑块的上端设置有工作板,所述底座上设置一个卡头支撑柱，所述卡头支撑柱的上端通过半圆形连接头和螺栓与F形卡头的一端转动式连接，所述F形卡头的另一端设置有外筒套，所述外筒套内设置有内筒套，二者转动式配合且设置有位置微调机构，所述内套筒内设置有变幅杆，所述变幅杆的大端通过紧固螺栓与压电陶瓷片、电极片和后盖板连接，所述电极片通过电缆与所述超声发生器连接，所述变幅杆的小端与刀具连接，所述变幅杆采用半波长圆锥形变幅杆，所述刀具边缘曲线采用悬链线形设计，能够实现纵向以及横向弯曲分量振动，形成平面椭圆的切割运动轨迹。
所述压电陶瓷片和电极片交错分布，所述圆锥形变幅杆的小端凸台部分和悬链线形刀具柄焊接连接。
所述Y向滑块的上端设置有线圈槽，所述线圈槽内设置有线圈，所述线圈与电源连接，所述工作板上放置有条形铁薄板，所述条形铁薄板通过线圈产生的磁力将板材工件固定在所述工作板上。
所述条形铁薄板与工件接触的地方贴有皮垫片，防止刮伤工件表面。所述移动机构包括步进电机、丝杠和丝母，所述丝母设置在滑块上，所述步进电机固定在导轨的端部，所述丝杠的一端与所述步进电机的输出轴连接。
所述位置微调机构包括微调丝杠和微调丝母，所述微调丝杠的下端与所述内筒套的上端连接，所述微调丝杠的上端设置有旋转把手，所述微调丝母设置在所述外筒套上，所述内筒套和变幅杆通过法兰连接，旋转微调丝杠即可调节刀具的切深。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用半波长圆锥形变幅杆与悬链形刀具相结合，刀具边缘曲线采用悬链线形设计，能够实现纵向以及横向弯曲分量振动，形成平面椭圆的切割运动轨迹，剪切力较小，切口平滑。
2、本发明变幅杆采用半波长圆锥形变幅杆，采用整体式设计，直接与压电陶瓷片相连，能够实现纵向振动。
3、本发明刀具工作角度可通过F形卡头与卡头支撑柱之间的螺栓进行无级调节，外套筒顶部的微调丝杠可以调节刀具的切深。
4、本发明X-Y二维进给台通过步进电机控制，进给精度高，可以实现X-Y平面内任何位置的微进给加工。
5、本发明采用线圈产生的磁力吸引工作板上的条形铁薄板夹装工件，具有拆-装工件方便、体积小、结构简单等优点。
6、本发明设计合理，变幅杆和悬链形刀具之间通过焊接连接，占用空间小，整体结构紧凑，易于推广实施，具有良好的经济效益。
附图说明：
图1为基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶装置的轴测图；
图2为基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶装置的正视图；
图3为图2中内外套筒与变幅杆、刀具装配全剖图；
图4为悬链线形刀具图；
图5为变幅杆、刀具Ansys模态纵-弯仿真图；
图6为悬链线形刀具振型模态仿真图。
具体实施方式：
实施例：参见图1、图2和图3， 1-底板，2-板材工件，3-胶体，4-条形铁薄板，5-工作板，6-步进电机，7-X向滑块，8-Y向滑块，9-丝杠，10-X向导轨，11-电源，12-超声波发生器； 13-卡头支撑柱，14-半圆形连接头，15-螺栓，16-F形卡头，17-旋转把手，18-外筒套，19-圆锥形变幅杆，20-悬链形刀具，21-计算机，22-驱动板，23-电缆，24-线圈槽； 25-微调丝杠，26-内筒套，27-轴承，28-紧固螺栓，29-后盖板，30-压电陶瓷片，31-电极片，32-法兰，33-变幅杆小端凸台。
X向导轨10固定到底板1上，然后和X向滑块7通过丝杠9连接，丝杠9和步进电机6连接，以此驱动X向滑块7在X向导轨上10进行移动；接着Y向导轨和Y向滑块8用丝杠9连接，丝杠9通过与之相连的步进电机6驱动Y向滑块8在Y向导轨上移动，以此达到X-Y二维平面内的任意位置移动的目的；在Y向滑块8上固定有工作板5以及开有线圈槽24，线圈槽24中的线圈与电源11接通，利用电生磁的原理产生磁力，吸引固定工件2的条形铁薄板4，条形铁薄板4与板材工件2接触的地方贴有皮垫片防止刮伤板材工件2表面；卡头支撑柱13和F形卡头16通过半圆形连接头14连接，然后用螺栓15进行紧固，可实现角度无级调节；F形卡头16尾部连接外圆筒套18，外筒套18里面套内圆筒套26，内外筒套通过微调丝杠25和轴承27连接；内筒套26和变幅杆19通过法兰30连接，通过旋转把手17旋转微调丝杠25即可调节刀具20剪切胶体3的切深；紧固螺栓28将后盖板29、压电陶瓷30、电极片31、及变幅杆19连接在一起，压电陶瓷片30正负极通过电极片31以及电缆23和超声波发生器12连接工作。
本发明采用半波长圆锥形变幅杆19与悬链形刀具20相结合，刀具的边缘曲线采用悬链线形设计，能够实现纵向以及横向弯曲分量振动，形成平面椭圆的切割运动轨迹，并且可以大大降低剪切力，同时使得切口更加平滑。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法，包括以下步骤：
a、在底座上分别设置一个工作板和卡头支撑柱，在卡头支撑柱的上端设置圆锥形变幅杆，圆锥形变幅杆的下端设置刀具，圆锥形变幅杆与超声发生器连接；
b、采用半波长圆锥形变幅杆与悬链形刀具相结合，刀具边缘曲线采用悬链线形设计，能够实现纵向以及横向弯曲分量振动，形成平面椭圆的切割运动轨迹；
c、将板材工件固定在工作台上，刀具对板材工件上的胶进行振动切割；
d、改变变幅杆和刀具边缘的曲线类形，能够获得不同的纵向振动分量和横向弯曲振动分量，降低剪切力，同时使得切口更加平滑。
2.根据权利要求1所述基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法，其特征是：圆锥形变幅杆采用整体式设计，实现纵向振动，通过紧固螺栓使压电陶瓷片、电极片和变幅杆连接在一起，并且，压电陶瓷片和电极片交错分布，压电陶瓷片的正负极通过电极片以及电缆和超声波发生器连接工作。
3.根据权利要求1所述基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法，其特征是：圆锥形变幅杆的小端凸台部分和悬链线形刀具柄焊接连接，工作板固定在Y向滑块上，Y向滑块的上端设置有线圈，该线圈与电源连接，工作板上放置有条形铁薄板，条形铁薄板通过线圈产生的磁力将板材工件固定在工作板上。
4.根据权利要求1所述基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法，其特征是：变幅杆和卡头支撑座之间设置有半圆形连接头和螺栓，能够调整变幅杆的倾斜角度，底座上设置有X向导轨和X向滑块，以及Y向导轨和Y向滑块,能够使工作板调整前后左右位置。
5.一种基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶装置，包括底座、变幅杆和超声发生器，其特征是：所述底座上设置有X向导轨和X向滑块，二者之间为滑动式配合且设置有移动机构，所述X向滑块上设置有Y向导轨，所述Y向导轨上设置有Y向滑块,二者之间为滑动式配合且设置有移动机构,所述Y向滑块的上端设置有工作板,所述底座上设置一个卡头支撑柱，所述卡头支撑柱的上端通过半圆形连接头和螺栓与F形卡头的一端转动式连接，所述F形卡头的另一端设置有外筒套，所述外筒套内设置有内筒套，二者转动式配合且设置有位置微调机构，所述内套筒内设置有变幅杆，所述变幅杆的大端通过紧固螺栓与压电陶瓷片、电极片和后盖板连接，所述电极片通过电缆与所述超声发生器连接，所述变幅杆的小端与刀具连接，所述变幅杆采用半波长圆锥形变幅杆，所述刀具边缘曲线采用悬链线形设计，能够实现纵向以及横向弯曲分量振动，形成平面椭圆的切割运动轨迹。
6.根据权利要求5所述基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶装置，其特征是：所述压电陶瓷片和电极片交错分布，所述圆锥形变幅杆的小端凸台部分和悬链线形刀具柄焊接连接。
7.根据权利要求5所述基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶装置，其特征是：所述Y向滑块的上端设置有线圈槽，所述线圈槽内设置有线圈，所述线圈与电源连接，所述工作板上放置有条形铁薄板，所述条形铁薄板通过线圈产生的磁力将板材工件固定在所述工作板上。
8.根据权利要求7所述基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶方法，其特征是：所述条形铁薄板与工件接触的地方贴有皮垫片，防止刮伤工件表面。
9.根据权利要求5所述基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶装置，其特征是：所述移动机构包括步进电机、丝杠和丝母，所述丝母设置在滑块上，所述步进电机固定在导轨的端部，所述丝杠的一端与所述步进电机的输出轴连接。
10.根据权利要求5所述基于悬链线形刀具的纵-弯复合超声振动去胶装置，其特征是：所述位置微调机构包括微调丝杠和微调丝母，所述微调丝杠的下端与所述内筒套的上端连接，所述微调丝杠的上端设置有旋转把手，所述微调丝母设置在所述外筒套上，所述内筒套和变幅杆通过法兰连接，旋转微调丝杠即可调节刀具的切深。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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