CN110293484B - 超声波加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明属于加工机床技术领域，尤其涉及一种超声波加工机床，包括超声波加工件、超声波发生器、磨料喷射机构、工件安装座和拉动机构，超声波发生器用于发生超声波以驱动超声波加工件的工具杆振动，工件安装座用于安装工件，超声波加工件的工具杆朝向工件安装座设置并与工件安装座之间形成有加工间隙，磨料喷射机构用于朝向加工间隙中喷射磨料混合液，超声波加工件用于加工安装于工件安装座上的工件，拉动机构的拉动端与超声波加工件连接并拉动超声波加工件的工具杆靠近或远离工件安装座移动，以及时调节超声波加工件的工具杆与工件之间的加工间隙，使得该加工间隙的大小始终处于适于加工的大小，从而保证加工的效果，提高加工工件的效率。

Description

超声波加工机床

技术领域

本发明属于加工机床技术领域，尤其涉及一种超声波加工机床。

背景技术

超声波加工主要应用于对各种硬脆材料进行加工，超声波加工主要是通过超声波发生器发出与工具杆本身相同频率的超声波振动，使得工具杆与超声波发生器的振动频率产生共振而实现工具杆振动，在加工的过程中，工具杆与工件之间留有加工间隙，该加工间隙供磨料混合液喷入，这样磨料混合液在工具杆的振动下，迫使磨料混合液高速地不断撞击、抛磨被加工表面，使工件材料表面逐步产生微裂纹而破碎，实现加工。但是现有的超声波加工机床，在加工的过程中，工具杆的端部与工件之间的加工间隙往往是固定的。如此则当该加工间隙过大时，磨料混合液撞击工件表面的动能被减小，导致加工效率不高；当该加工间隙较小时，磨料混合液难以喷入，同样导致加工效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波加工机床，旨在解决现有技术中超声波加工机床加工效率不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超声波加工机床，包括超声波加工件、超声波发生器、磨料喷射机构、工件安装座和拉动机构，所述超声波发生器用于发生超声波以驱动所述超声波加工件的工具杆振动，所述工件安装座用于安装工件，所述超声波加工件的工具杆朝向所述工件安装座设置并与所述工件安装座之间形成有加工间隙，所述磨料喷射机构用于朝向所述加工间隙中喷射磨料混合液，所述超声波加工件用于加工安装于所述工件安装座上的所述工件，所述拉动机构的拉动端与所述超声波加工件连接并拉动所述超声波加工件的工具杆靠近或远离所述工件安装座移动。

可选地，所述超声波加工机床还包括移动机构，所述移动机构包括安装支架和安装于所述安装支架上的至少一根导向杆，所述超声波加工件上设有至少一个套接环，所述套接环套接于所述导向杆上并与所述导向杆滑动连接，所述拉动机构用于提供拉力并克服所述套接环与所述导向杆之间的摩擦力以拉动所述超声波加工件朝向所述工件安装座移动。

可选地，所述移动机构还包括锁止组件，所述锁止组件安装于所述安装支架上，所述锁止组件用于限位所述套接环在所述导向杆上移动的极限位置。

可选地，所述锁止组件包括第一锁止杆和第二锁止杆，所述第一锁止杆的一端与所述安装支架连接，所述第二锁止杆的一端与所述套接环连接，所述第二锁止杆的另一端与所述第一锁止杆连接，所述第二锁止杆可带动所述第一锁止杆相对所述安装支架转动；当所述第一锁止杆与所述第二锁止杆之间转动至死角位置时，所述套接环停止在所述导向杆上的移动。

可选地，所述拉动机构包括牵引绳和配重容器，所述牵引绳的一端与所述超声波加工件连接，所述牵引绳的另一端与所述配重容器连接，所述配重容器悬空设置并用于装载配重物。

可选地，所述磨料喷射机构包括储料箱、抽吸泵和喷管，所述储料箱用于存储所述磨料混合液，所述抽吸泵的输出端与所述喷管的一端连接，所述喷管的另一端朝向所述加工间隙设置，所述抽吸泵用于将所述储料箱中的所述磨料混合液通过所述喷管朝向所述加工间隙喷出。

可选地，所述磨料喷射机构还包括收集件和过滤网，所述过滤网的外周所述储料箱的内壁连接且位于所述储料箱内壁的上部，所述收集件用于收集工件经所述磨料混合液加工后的加工液并朝向所述过滤网流出，所述过滤网用于分离所述加工液中的工件残渣和所述磨料混合液。

可选地，所述过滤网与所述储料箱的内壁倾斜设置。

可选地，所述储料箱内设有搅拌机，所述搅拌机位于所述过滤网的下部并用于搅拌经过滤的所述磨料混合液。

可选地，所述超声波加工件设有多个，且各所述超声波加工件呈环形分布于所述工件安装座的外周。

本发明的有益效果：本发明的超声波加工机床，使用时，先将需要加工的工件安装在工件安装座上，然后拉动机构拉动超声波加工件，使得超声波加工件的工具杆与工件之间留有合适的加工间隙；然后启动超声波发生器，使得超声波发生器发出的频率与超声波加工件的工具杆本身固有的频率相同，从而驱动超声波加工件的工具杆振动；以及启动磨料喷射机构，以将磨料混合液喷射进入加工间隙内，那么磨料混合液中在超声波加工件的工具杆的振动下，不断地冲击工件表面产生空化作用，使磨料在工件表面冲击产生的微裂纹扩大以致脱落实现工件的加工。而在加工的过程中，拉动机构可以根据加工需要拉动超声波加工件移动，以及时调节超声波加工件的工具杆与工件之间的加工间隙，使得该加工间隙的大小始终处于适于加工的大小，从而保证加工的效果，有效地提高加工工件的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的超声波加工机床的结构示意图一；

图2为图1中A处的局部放大结构示意图；

图3为本发明实施例提供的超声波加工机床的结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的超声波加工机床的部分结构示意图；

图5为本发明实施例提供的移动机构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的收集件的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—机架；

20—超声波加工件；

21—套接环；22—连接板；

30—超声波发生器；

40—磨料喷射机构；

41—储料箱；42—喷管；43—收集件；

50—工件安装座；

60—拉动机构；

61—牵引绳；62—配重容器；

70—移动机构；

71—安装支架；72—导向杆；73—锁止组件；74—移动区；711—第一竖块；712—第二竖块；713—横板；731—第一锁止杆；732—第二锁止杆；

80—加工间隙；

90—工件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～6描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～6所示，本发明实施例提供了一种超声波加工机床，应用于对硬脆材料进行加工，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等。具体地，超声波加工机床包括超声波加工件20、超声波发生器30、磨料喷射机构40、工件安装座50和拉动机构60，超声波发生器30用于发生超声波以驱动超声波加工件20的工具杆振动，工件安装座50用于安装工件90，超声波加工件20的工具杆朝向工件安装座50设置并与工件安装座50之间形成有加工间隙80，磨料喷射机构40用于朝向加工间隙80中喷射磨料混合液，超声波加工件20用于加工安装于工件安装座50上的工件90，拉动机构60的拉动端与超声波加工件20连接并拉动超声波加工件20的工具杆靠近或远离工件安装座50移动。

以下对本发明实施例提供的超声波加工机床作进一步说明：本发明实施例的超声波加工机床，使用时，先将需要加工的工件90安装在工件安装座50上，然后拉动机构60拉动超声波加工件20，使得超声波加工件20的工具杆与工件90之间留有合适的加工间隙80；然后启动超声波发生器30，使得超声波发生器30发出的频率与超声波加工件20的工具杆本身固有的频率相同，从而驱动超声波加工件20的工具杆振动；以及启动磨料喷射机构40，以将磨料混合液喷射进入加工间隙80内，那么磨料混合液中在超声波加工件20的工具杆的振动下，不断地冲击工件90表面产生空化作用，使磨料在工件90表面冲击产生的微裂纹扩大以致脱落实现工件90的加工。而在加工的过程中，拉动机构60可以根据加工需要拉动超声波加工件20移动，以及时调节超声波加工件20的工具杆与工件90之间的加工间隙80，使得该加工间隙80的大小始终处于适于加工的大小，从而保证加工的效果，有效地提高加工工件90的效率。

在本发明的另一个实施例中，如图1、3所示，超声波加工机床还包括机架10，超声波加工件20、超声波发生器30、磨料喷射机构40、工件安装座50和拉动机构60，均安装于机架10上。

在本发明的另一个实施例中，如图1、2、4、5所示，超声波加工机床还包括移动机构70，移动机构70包括安装支架71和安装于安装支架71上的至少一根导向杆72，超声波加工件20上设有至少一个套接环21，套接环21套接于导向杆72上并与导向杆72滑动连接，拉动机构60用于提供拉力并克服套接环21与导向杆72之间的摩擦力以拉动超声波加工件20朝向工件安装座50移动。具体地，导向杆72用于引导超声波加工件20靠近或远离工件90移动。其中，套接环21与导向杆72之间存在接触摩擦力，超声波加工件20可以在拉动机构60的拉动下克服该摩擦力而在导向杆72上移动。那么当需要加工工件90时，就可以通过拉动超声波加工件20，以及时调整超声波加工件20的工具杆与工件90之间加工间隙80的大小，使得该加工间隙80的大小始终处于适于加工的大小，从而使得喷射于该加工间隙80内的磨料混合液可以对工件90表面产生始终最好的冲击，提高加工效率。

在本发明的另一个实施例中，如图2、4、5所示，移动机构70还包括锁止组件73，锁止组件73安装于安装支架71上，锁止组件73用于限位套接环21在导向杆72上移动的极限位置。具体地，套接环21在导向杆72上移动时，超声波加工件20的工具杆不能无限地接近工件90表面，即当超声波加工件20的工具杆与工件90表面之间的加工间隙80过小时，磨料混合液无法喷入该加工间隙80内，从而便无法对工件90进行加工，通过锁止组件73的设置，可以使得当超声波加工件20移动到靠近工件90的极限位置时，超声波加工件20便无法移动；以及，超声波加工件20在远离工件90移动时，超声波加工件20也会受到来自锁止组件73的作用，在快退至一定位置时，套接环21被锁死而无法继续移动，保证使用的安全性。

在本发明的另一个实施例中，如图2、4、5所示，移动机构70还包括锁止组件73，锁止组件73包括第一锁止杆731和第二锁止杆732，第一锁止杆731的一端与安装支架71连接，第二锁止杆732的一端与套接环21连接，第二锁止杆732的另一端与第一锁止杆731连接，第二锁止杆732可带动第一锁止杆731相对安装支架71转动；当第一锁止杆731与第二锁止杆732之间转动至死角位置时，套接环21停止在导向杆72上的移动。具体地，超声波加工件20在导向杆72上移动的过程中，套接环21带动第二锁止杆732转动，而第二锁止杆732在转动的过程中带动第一锁止杆731转动，从而在第一锁止杆731与第二锁止杆732之间形成曲柄摇杆机构，当第一锁止杆731与第二锁止杆732转动至重合位置时，第一锁止杆731与第二锁止杆732之间形成死角，此时套接环21无法在导向杆72上继续移动。

在本发明的另一个实施例中，如图2、4所示，套接环21上与超声波加工件20之间设有用于辅助套接环21带动超声波加工件20移动的辅助块(图未示)。具体地，在套接环21带动超声波加工件20移动的过程中，通过在超声波加工件20与套接环21之间设置辅助块，以加强超声波加工件20与套接环21之间连接的强度，从而使得超声波加工件20移动更加稳定。

在本发明的另一个实施例中，超声波加工件20上设有辅助槽(图未示)，辅助块的一端卡设于辅助槽内。具体地，通过在超声波加工件20上设置辅助槽，使得辅助块的一端卡设于辅助槽内，这样辅助块与辅助槽的内壁抵接，从而在辅助块辅助套接环21带动超声波加工件20移动的过程中，可以有效地防止辅助块与超声波加工件20之间相对滑移，保证超声波加工件20移动的稳定性。

在本发明的另一个实施例中，如图2、4所示，安装支架71包括第一竖块711、第二竖块712和连接于第一竖块711和第二竖块712之间的横板713，第一竖块711、横板713和第二竖块712共同围设形成移动区74，导向杆72的一端与第一竖块711连接，导向杆72的另一端与第二竖块712连接。具体地，第一竖块711、横板713和第二竖块712共同围设形成呈“U”型状的移动区74，套接环21在该移动区74内来回移动。

在本发明的另一个实施例中，如图4所示，导向杆72设有两根，且两根导向杆72平行设置于安装支架71上，套接环21设有对应地设有两个，两个套接环21并排地分别套接在一个导向杆72上。具体地，通过在移动区74内设置两根导向杆72，并且在超声波加工件20上对应地设置两个套接环21，使得两个套接环21分别套接在两个导向杆72上，从而使得超声波加工件20在移动的过程中更加稳定。进一步地，套接环21还可以设置四个，每根导向杆72上设置两个，这样可以保证超声波加工件20在移动的过程中更加稳定。

在本发明的另一个实施例中，如图4所示，两个套接环21之间通过连接板22连接。具体地，通过在两个套接环21之间设置连接板22，从而保证两个套接环21在同一直线上同时移动，进而保证超声波加工件20在移动的过程中不会发生偏移，保证移动效果。

在本发明的另一个实施例中，如图3、4所示，拉动机构60包括牵引绳61和配重容器62，牵引绳61的一端与超声波加工件20连接，牵引绳61的另一端与配重容器62连接，配重容器62悬空设置并用于装载配重物。具体地，超声波加工件20在朝向工件90移动时，通过在配重容器62内添加测定的重物的重量，使得配重容器62中产生的重力转化为牵引绳61的拉力，而超声波加工件20在牵引绳61的拉力作用下克服套接环21与导向杆72之间的摩擦力进行移动。在移动的过程中，超声波加工件20受到的拉力不能过大，过大会使得超声波加工件20的工具杆过于贴近工件90表面，导致加工间隙80过小而无法加工；需要使得拉力稍大于摩擦力，一般设置为：拉力的大小为摩擦力大小的1.1倍到1.2倍之间；由于超声波加工件20的工具杆与工件90表面之间形成有空化作用，那么磨料混合液在冲击工件90表面的过程中，也会产生一个反向作用力作用于超声波加工件20的工具杆上，所以在加工的过程中通过使得拉力稍大于摩擦力，这样超声波加工件20就可以在拉力克服摩擦力的作用下和来自空化作用的反冲力的作用下，使得超声波加工件20的工具杆的端部始终与工件90表面保持一个动态的距离，该距离即为合适的加工间隙80，从而实现超声波加工件20的工具杆加工时柔性的进给，也就是说实现加工间隙80大小的柔性调节，实现良好的加工效果。其中，配重容器62内的重物可以为水、沙土和砝码等，按需添加。

在本发明的另一个实施例中，拉动机构60还包括多个供牵引绳61绕设的滑轮(图未示)。具体地，由于配重容器62通过牵引绳61吊起而悬空设置，所以通过将牵引绳61绕设在滑轮上可以有效的支撑牵引绳61，并且可以使得牵引绳61具有固定的布置路径，节约安装空间。

在本发明的另一个实施例中，如图1、3所示，磨料喷射机构40包括储料箱41、抽吸泵(图未示)和喷管42，储料箱41用于存储磨料混合液，抽吸泵的输出端与喷管42的一端连接，喷管42的另一端朝向加工间隙80设置，抽吸泵用于将储料箱41中的磨料混合液通过喷管42朝向加工间隙80喷出。具体地，磨料混合液存储在储料箱41内，在加工的过程中，抽吸泵的抽取由喷管42喷射至加工间隙80内，以对工件90进行加工。

在本发明的另一个实施例中，如图3、4、6所示，磨料喷射机构40还包括收集件43和过滤网(图未示)，过滤网的外周储料箱41的内壁连接且位于储料箱41内壁的上部，收集件43用于收集工件90经磨料混合液加工后的加工液并朝向过滤网流出，过滤网用于分离加工液中的工件90残渣和磨料混合液。具体地，在工件90加工的过程中，由于磨料混合液不断地朝向加工间隙80内喷射，那么就不仅会有多余的磨料混合液自然掉入收集件43内，而且在加工产生的工件90残渣也会随着磨料混合液掉入收集件43，收集件43将这些加工液朝向过滤网输出，使得过滤网将加工液中的工件90残渣和磨料混合液分离，实现磨料混合液的回收利用，节约资源。其中，收集件43呈类似于漏斗状，收集件43的上部开口较大，将加工间隙80围绕起来，收集件43的下部开口则较小并朝向过滤网设置。

在本发明的另一个实施例中，过滤网与储料箱41的内壁倾斜设置。具体地，通过将过滤网倾斜设置，那么加工液在留到过滤网上时，就可以更加易于流动，并且在流动的过程中实现过滤，其过滤效果更好更彻底，有效地提高磨粒的回收率。

在本发明的另一个实施例中，储料箱41内设有搅拌机，搅拌机位于过滤网的下部并用于搅拌经过滤的磨料混合液。具体地，在磨粒混合液回收存储在收集件43下部后，通过搅拌机的搅拌，使得磨粒混合液可以及时达到加工的效果，放置磨粒混合液中的磨粒沉淀而分层，然后再在抽吸泵的抽吸下，使得磨粒混合液可以及时地再次抽吸至加工缝隙内进行对工件90的加工，实现磨粒混合液的循环利用，节约资源。

在本发明的另一个实施例中，如图1、3所示，超声波加工件20设有多个，且各超声波加工件20呈环形分布于工件安装座50的外周。具体地，通过设置多个超声波加工件20，使得各个超声波加工件20可以独立地对工件90不同的面进行加工，从而有效地提供加工效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超声波加工机床，其特征在于：包括超声波加工件、超声波发生器、磨料喷射机构、工件安装座和拉动机构，所述超声波发生器用于发生超声波以驱动所述超声波加工件的工具杆振动，所述工件安装座用于安装工件，所述超声波加工件的工具杆朝向所述工件安装座设置并与所述工件安装座之间形成有加工间隙，所述磨料喷射机构用于朝向所述加工间隙中喷射磨料混合液，所述超声波加工件用于加工安装于所述工件安装座上的所述工件，所述拉动机构的拉动端与所述超声波加工件连接并拉动所述超声波加工件的工具杆靠近或远离所述工件安装座移动；

所述超声波加工机床还包括移动机构，所述移动机构包括安装支架和安装于所述安装支架上的至少一根导向杆，所述超声波加工件上设有至少一个套接环，所述套接环套接于所述导向杆上并与所述导向杆滑动连接，所述拉动机构用于提供拉力并克服所述套接环与所述导向杆之间的摩擦力以拉动所述超声波加工件朝向所述工件安装座移动；其中，拉力的大小为摩擦力大小的1.1倍到1.2倍之间。

2.根据权利要求1所述的超声波加工机床，其特征在于：所述移动机构还包括锁止组件，所述锁止组件安装于所述安装支架上，所述锁止组件用于限位所述套接环在所述导向杆上移动的极限位置。

3.根据权利要求2所述的超声波加工机床，其特征在于：所述锁止组件包括第一锁止杆和第二锁止杆，所述第一锁止杆的一端与所述安装支架连接，所述第二锁止杆的一端与所述套接环连接，所述第二锁止杆的另一端与所述第一锁止杆连接，所述第二锁止杆可带动所述第一锁止杆相对所述安装支架转动；当所述第一锁止杆与所述第二锁止杆之间转动至死角位置时，所述套接环停止在所述导向杆上的移动。

4.根据权利要求1～3任一项所述的超声波加工机床，其特征在于：所述拉动机构包括牵引绳和配重容器，所述牵引绳的一端与所述超声波加工件连接，所述牵引绳的另一端与所述配重容器连接，所述配重容器悬空设置并用于装载配重物。

5.根据权利要求1～3任一项所述的超声波加工机床，其特征在于：所述磨料喷射机构包括储料箱、抽吸泵和喷管，所述储料箱用于存储所述磨料混合液，所述抽吸泵的输出端与所述喷管的一端连接，所述喷管的另一端朝向所述加工间隙设置，所述抽吸泵用于将所述储料箱中的所述磨料混合液通过所述喷管朝向所述加工间隙喷出。

6.根据权利要求5所述的超声波加工机床，其特征在于：所述磨料喷射机构还包括收集件和过滤网，所述过滤网的外周与所述储料箱的内壁连接且位于所述储料箱内壁的上部，所述收集件用于收集工件经所述磨料混合液加工后的加工液并朝向所述过滤网流出，所述过滤网用于分离所述加工液中的工件残渣和所述磨料混合液。

7.根据权利要求6所述的超声波加工机床，其特征在于：所述过滤网与所述储料箱的内壁倾斜设置。

8.根据权利要求6所述的超声波加工机床，其特征在于：所述储料箱内设有搅拌机，所述搅拌机位于所述过滤网的下部并用于搅拌经过滤的所述磨料混合液。

9.根据权利要求1～3任一项所述的超声波加工机床，其特征在于：所述超声波加工件设有多个，且各所述超声波加工件呈环形分布于所述工件安装座的外周。