CN110682166A - 一种用于超声振动磨床的超声发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于超声振动磨床的超声发生装置，包括超声波电源、换能器、变幅杆、固定轴、振动衔接箱、限位托板及控制器，控制器、超声波电源和换能器之间依次电连接，换能器、变幅杆、固定轴、振动衔接箱和砂轮轴依次连接，限位托板与砂轮罩固定连接，振动衔接箱与限位托板滑动连接。与现有技术相比，本发明很好地解决超声振动磨削中变幅杆和砂轮的连接问题，具有方便调整打磨参数、保证打磨效果和质量等优点。

Description

一种用于超声振动磨床的超声发生装置

技术领域

本发明涉及超声振动磨削设备技术领域，尤其是涉及一种用于超声振动磨床的超声发生装置。

背景技术

高频振动切削通常被称为超声振动切削。超声振动切削能改善零件加工表面质量与加工精度，延长刀具寿命，提高切削效率，扩大切削加工应用范围，可广泛用于车、创、铣、磨、螺纹加工和齿轮加工等方面。超声振动切削对难加工材料和难加工工件的良好效能引起了人们的关注，随着工业的不断进步和发展，金属磨削也朝着高自动化、高精度和高效率的方向发展，这就需要稳定的加工工艺，同时伴随着材料的不断升级，对加工工艺的要求也越来越高，于是就渐渐将超声振动运用到磨削加工工艺中，从而来改善磨削加工中的一些加工不足之处。

超声振动切削中的发生装置通常利用超声波电源发出脉冲信号，经过换能器转换成机械信号，再传入变幅杆转换成机械振动，变幅杆最后带动刀具进行超声振动切削，然而超声振动切削中由于刀具不动，工件动，所以刀具可以通过支架直接连接到变幅杆上，来进行振动切削。

但是磨削加工中砂轮的转动为主运动，工件不动为固定状态，所以砂轮不能够直接连接到变幅杆上，来进行振动磨削，必须通过转换装置来实现变幅杆带动砂轮振动，然而现有的技术中没有能够解决这一技术问题，大多通过振动装置带动整个砂轮机组进行振动，这种方法比较费时费力，打磨效果也不佳，所以目前急需一种技术来解决这一问题。

因此，如何通过变幅杆来带动砂轮振动，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。专利ZL201810387090公开了一种超声振动磨床，该磨床包括底座、设置在底座上的工作台、设置在工作台上的工件夹持机构以及设置在工作台一侧并与工件夹持机构相适配的超声振动磨削机构。将工件置于工件夹持机构中，由超声振动磨削机构对工件进行磨削。上述专利公开的超声振动磨床，其工作原理是打磨电机连接砂轮共同设置在滑板上，再利用超声振动发生装置带动滑板进行振动，精度不高，打磨效率低，而且不具备反馈装置，使得打磨质量不能得以保证，而本发明相对于上述专利具有以下优势：(1)本发明通过变幅杆连接到振动衔接箱上，振动衔接箱内部设置有直流电动机式动力机构，其转子一端通过连接轴连接砂轮的砂轮轴，另一端通过转动轴承连接固定轴，实现了无级传动，使得超声振动精度更高，打磨质量更好。(2)本发明还设置有反馈装置，能够实时检测打磨状态，以便进行及时调整打磨参数，保证了工件加工表面质量。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于超声振动磨床的超声发生装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于超声振动磨床的超声发生装置，所述的超声振动磨床上设有砂轮轴及砂轮罩，所述的砂轮轴上设有砂轮，所述的装置包括超声波电源、换能器、变幅杆、固定轴、振动衔接箱、限位托板及控制器，所述的控制器、超声波电源和换能器之间依次电连接，所述的换能器、变幅杆、固定轴、振动衔接箱和砂轮轴依次连接，所述的限位托板与砂轮罩固定连接，所述的振动衔接箱与限位托板滑动连接。

超声波电源用以产生超声波信号，再传输到换能器中，换能器将超声波信号转换成机械信号，再传递到变幅杆，变幅杆将机械信号转换成机械运动，用以带动工具进行超声振动，变幅杆上连接有固定轴，固定轴通过振动衔接箱与砂轮轴无级传动连接，从而能够带动砂轮进行超声振动磨削。

进一步地，所述的振动衔接箱包括上箱体和下箱体，所述的上箱体和下箱体之间通过紧固螺栓可拆卸连接，所述的上箱体和下箱体的中心咬合处设置有通孔。

进一步地，所述的上箱体上设有与紧固螺栓匹配的螺栓孔。

进一步地，所述的振动衔接箱内设有动力机构，该动力机构包括转子及以及设置在转子外部的定子，所述的转子的一端连接有转动轴承，该转动轴承上设置有衔接孔，所述的转子的另一端连接有连接轴，所述的定子的外部缠绕有线圈。转动轴承通过衔接孔与固定轴相连，连接轴与砂轮轴相连。

进一步地，所述的下箱体的底部设有燕尾凸块。

进一步地，所述的限位托板的顶部开设有燕尾槽，底部设有固定支架，所述的固定支架上开有用于安装在砂轮罩上的安装孔。

进一步地，所述的燕尾凸块和燕尾槽相互滑动连接，并且燕尾凸块的侧面和燕尾槽的侧壁之间设有限位块。

进一步地，所述的限位块上开设有限位孔，所述的限位块与燕尾凸块之间设有限位弹簧，所述的限位弹簧一端抵接在限位孔内，另一端抵接在燕尾凸块侧面。限位孔和限位弹簧的配合设置后，固定轴带动砂轮轴超声振动时，振动衔接箱只会沿着燕尾滑槽超声横向振动，而上下方向不会产生振动，保证了打磨的深度不变，保证了打磨的精确度。

进一步地，所述的超声振动磨床上还设有与超声发生装置相适配的监测器。在打磨过程中，监测器作为反馈装置，实时通过检测磨削状态，将反馈信号传输给控制器，控制器做出相应的指令发送给超声波电源，超声波电源接收到指令后会相应的调整振幅和频率，以便调整打磨的参数，保证打磨效果和质量。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

(1)本发明装置能够很好的解决超声振动磨削中变幅杆和砂轮的连接问题，不同于超声振动切削，超声振动切削中由于工件运动为主运动，砂轮可以直接连接到变幅杆上进行超声振动切削，但是超声振动磨削中，砂轮的高速旋转为主运动，砂轮不能直接连接到变幅杆上进行运动，所以本发明设计了一个合理的振动衔接装置来解决这一问题，并具有方便调整打磨参数、保证打磨效果和质量等优点；

(2)限位块和限位弹簧的设置能够使得振动衔接箱在产生共振时，只会沿着限位托板进行横向运动，而不会进行纵向运动，保证了打磨的深度不变，而且低幅振动的砂轮会对工件表面进行超声振动打磨，保证了打磨的精度。

附图说明

图1为实施例1中的超声发生装置及其A-A处的局部放大结构示意图；

图2为实施例1中的振动衔接箱的结构示意图；

图3为实施例1中的振动衔接箱与限位托板的配合结构示意图；

图4为实施例1中的振动衔接箱内部动力机构的剖面结构示意图；

图中标号所示：1-超声波电源，2-换能器，3-变幅杆，4-固定轴，5-振动衔接箱，51-上箱体，52-下箱体，53-燕尾凸块，54-安装孔，55-螺栓孔，56-紧固螺栓，501-转子，502-定子，503-转动轴承，504-衔接孔，505-连接轴，506-线圈，6-限位托板，61-燕尾槽，62-固定支架，63-连接孔，7-砂轮，8-砂轮轴，9-振动箱，10-限位块，11-限位孔，12-限位弹簧，13-控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示的一种超声振动磨床用超声发生装置，包括超声波电源1、换能器2和变幅杆3。超声波电源1用以产生超声波信号，再传输到换能器2中。换能器2将超声波信号转换成机械信号，再传递到变幅杆3。变幅杆3将机械信号转换成机械运动，用以带动工具进行超声振动，变幅杆3上连接有固定轴4。固定轴4通过振动衔接箱5与砂轮轴8无级传动连接，从而能够带动砂轮7进行超声振动磨削。

如图2、图3所示，振动衔接箱5滑动连接到限位托板6上，振动衔接箱5包括上箱体51和下箱体52。上箱体51和下箱体52通过螺栓孔55和紧固螺栓56可拆卸连接在一起，上箱体51和下箱体52的中心咬合处设置有通孔54。下箱体52的下端设置有燕尾凸块53。燕尾滑块53与限位托板6上设置的燕尾滑槽61滑动连接。燕尾滑槽61与燕尾滑块53滑动面的上方留有一定的间隙，其中设置有限位块10。限位块10上设置有限位孔11。限位孔11内设置有限位弹簧12。限位弹簧12一端抵住在限位孔11内，另一端抵住到燕尾凸块53上。限位孔11和限位弹簧12的配合设置能够使得振动衔接箱5收到振动信号时沿着燕尾滑槽61产生横向振动进而带动砂轮7实现对工件的振动磨削，而前后方向不会产生振动保证了打磨的精确度。限位托板6的左侧下端设置有固定支架62。固定支架62上设置有安装孔63，以便将限位托板6固定在砂轮罩上。

如图4所示，振动衔接箱5内设有动力机构，该动力机构为直流步进电机，该直流步进电机包括转子501及以及设置在转子501外部的定子502，转子501的一端连接有转动轴承503，该转动轴承503上设置有衔接孔504，转子501的另一端连接有连接轴505，定子502的外部缠绕有线圈506。

在实际应用时，超声波电源1发出超声波信号，随后超声波信号传入到换能器2中，接着换能器2将超声波信号转换成机械信号传入到变幅杆3中，变幅杆3连接固定轴4，由于转动轴承503的作用，在固定轴4不发生转动的情况下，能够保证转子501正常转动并带动连接轴505转动。变幅杆3将机械信号转换成机械振动进而通过固定轴4带动转子501进行微振动，转子501会带动连接轴505振动，进而连接轴505带动砂轮7进行超声振动磨削。振动箱衔接5下端滑动连接有限位托板6，因为限位托板6固定在砂轮罩上，限位托板6与振动衔接箱5下端的燕尾凸块53之间又设置有限位块10和限位弹簧12，所以打磨时，振动衔接箱5只会沿着燕尾滑槽61超声横向振动，而上下方向不会产生振动，保证了打磨的深度不变。

在打磨过程中，监测器会实时检测磨削状态，将反馈信号传输给控制器13，控制器13做出相应的指令发送给超声波电源1，超声波电源1接收到指令后会相应的调整振幅和频率，以便调整打磨的参数，保证打磨效果和质量。

以上实施例仅用于说明本发明技术方案，并非是对本发明的限制，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做的改变、替代、修饰、简化均为等效的变换，都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种用于超声振动磨床的超声发生装置，所述的超声振动磨床上设有砂轮轴(8)及砂轮罩，所述的砂轮轴(8)上设有砂轮(7)，其特征在于，所述的装置包括超声波电源(1)、换能器(2)、变幅杆(3)、固定轴(4)、振动衔接箱(5)、限位托板(6)及控制器(13)，所述的控制器(13)、超声波电源(1)和换能器(2)之间依次电连接，所述的换能器(2)、变幅杆(3)、固定轴(4)、振动衔接箱(5)和砂轮轴(8)依次连接，所述的限位托板(6)与砂轮罩固定连接，所述的振动衔接箱(5)与限位托板(6)滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于超声振动磨床的超声发生装置，其特征在于，所述的振动衔接箱(5)包括上箱体(51)和下箱体(52)，所述的上箱体(51)和下箱体(52)之间通过紧固螺栓(56)可拆卸连接，所述的上箱体(51)和下箱体(52)的中心咬合处设置有通孔(54)。

3.根据权利要求2所述的一种用于超声振动磨床的超声发生装置，其特征在于，所述的上箱体(51)上设有与紧固螺栓(56)匹配的螺栓孔(55)。

4.根据权利要求2所述的一种用于超声振动磨床的超声发生装置，其特征在于，所述的振动衔接箱(5)内设有动力机构，该动力机构包括转子(501)及以及设置在转子(501)外部的定子(502)，所述的转子(501)的一端连接有转动轴承(503)，该转动轴承(503)上设置有衔接孔(504)，所述的转子(501)的另一端连接有连接轴(505)，所述的定子(502)的外部缠绕有线圈(506)。

5.根据权利要求2所述的一种用于超声振动磨床的超声发生装置，其特征在于，所述的下箱体(52)的底部设有燕尾凸块(53)。

6.根据权利要求5所述的一种用于超声振动磨床的超声发生装置，其特征在于，所述的限位托板(6)的顶部开设有燕尾槽(61)，底部设有固定支架(62)，所述的固定支架(62)上开有安装孔(63)。

7.根据权利要求6所述的一种用于超声振动磨床的超声发生装置，其特征在于，所述的燕尾凸块(53)和燕尾槽(61)相互滑动连接，并且燕尾凸块(53)的侧面和燕尾槽(61)的侧壁之间设有限位块(10)。

8.根据权利要求7所述的一种用于超声振动磨床的超声发生装置，其特征在于，所述的限位块(10)上开设有限位孔(11)，所述的限位块(10)与燕尾凸块(53)之间设有限位弹簧(12)，所述的限位弹簧(12)一端抵接在限位孔(11)内，另一端抵接在燕尾凸块(53)侧面。

9.根据权利要求1所述的一种用于超声振动磨床的超声发生装置，其特征在于，所述的超声振动磨床上还设有与超声发生装置相适配的监测器。

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