CN111451712A - 一种叶片用超声波加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片用超声波加工设备，涉及叶片加工技术领域，包括用于叶片切割的超声波切割机构，叶片形状为等腰梯形，驱动机构包括摆动机构，以及用于驱动摆动机构的驱动源，摆动机构通过传动机构一驱动超声波切割机构往复平移，驱动源通过传动机构二改变摆动机构的摆动幅度，以此来改变超声波切割机构往复平移的距离，驱动源同时通过传动机构二驱动旋转机构平移。本发明通过上述等结构之间的配合，具备了使得超声波切割机构上下往复距离的变化量与时机均可适应等腰梯形状叶片与两个超声波刀具之间位置的变化，从而使得加工完成后叶片的宽度从叶根部到叶尖可逐渐变大，满足叶片的加工需求，简化加工过程的效果。

Description

一种叶片用超声波加工设备

技术领域

本发明涉及叶片加工技术领域，具体为一种叶片用超声波加工设备。

背景技术

如对比文件1中国专利CN201310033434.7公开的一种叶片超声波金属表面加工装置，授权公告日：20150603，该发明通过锥柄将整个装置安装在四轴以上数控铣床的主轴上，将叶片装夹在数控铣床工作台上的数控转台上，并使叶片处于第一超声波刀具和第二超声波刀具之间，通过移动机构调整第一超声波刀具和第二超声波刀具之间的距离，使两者分别与叶片相对的两个表面接触，并在超声波加工过程中施加一定压力，叶片随数控转台旋转并随数控铣床工作台按运行轨迹运行，超声波刀具由数控铣床的主轴带动上下移动，数控转台的旋转运动、数控铣床工作台的水平运动和数控铣床主轴的上下运动相结合，使超声波刀具按叶片表面所要求的空间轨迹运行，完成超声波加工，由于两个刀具是浮动连接，因此在加工过程中对叶片产生的外力互相抵消，叶片不受外力影响，加工时叶片不会变形。

但现有中为了能在转轴上连接更多数量的扇叶片，其通常扇叶片的宽度从叶根部到叶尖为逐渐变大的，因此本发明为了简化叶片(扇叶片)加工过程，提供了一种在叶片曲面加工时，超声波切割机构上下往复距离的变化量与时机均可适应等腰梯形状叶片与两个超声波刀具之间位置的变化，从而使得加工完成后叶片的宽度从叶根部到叶尖可逐渐变大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叶片用超声波加工设备，具备了使得超声波切割机构上下往复距离的变化量与时机均可适应等腰梯形状叶片与两个超声波刀具之间位置的变化，从而使得加工完成后叶片的宽度从叶根部到叶尖可逐渐变大，满足叶片的加工需求，简化加工过程的效果，解决了传统中叶片在完成曲面加工后，需要二次对其边缘进行切割，操作起来较为繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种叶片用超声波加工设备，包括用于叶片切割的超声波切割机构，以及用于驱动叶片旋转的旋转机构，所述叶片形状为等腰梯形，还包括支撑框体，所述支撑框体的内壁设置有供所述超声波切割机构往复平移的驱动机构。

所述驱动机构包括摆动机构，以及用于驱动摆动机构的驱动源，所述摆动机构通过传动机构一驱动所述超声波切割机构往复平移，所述驱动源通过传动机构二改变所述摆动机构的摆动幅度，以此来改变超声波切割机构往复平移的距离。

所述驱动源同时通过所述传动机构二驱动所述旋转机构平移。

优选的，所述摆动机构包括转动连接在支撑框体框壁的两个联动轴，两个所述联动轴的相对端均转动连接有圆弧状转板，两个所述圆弧状转板的相对侧共同固定连接有斜向杆，所述支撑框体的内壁还固定连接有套环，所述套环的内侧面转动连接有与所述传动机构一相连接的摆盘，所述摆盘的侧面固定连接有四个联动柱，四个所述联动柱的柱臂均与所述斜向杆的杆臂抵接，任意一所述联动轴通过传动机构三与所述驱动源相连接。

优选的，所述驱动源包括固定连接在所述支撑框体的内壁电机一和支撑板，所述支撑板的板壁转动连接有与所述传动机构三和所述传动机构二相连接的转轴，所述转轴的端部与所述电机一的输出轴固定连接。

优选的，所述传动机构二包括开设在所述转轴轴臂的外螺纹，所述转轴通过所述外螺纹螺纹连接有移动块，所述移动块的外壁固定连接有沿所述支撑框体外壁滑动的滑块，所述滑块的两端部均固定连接有斜向槽板，两个所述斜向槽板的斜槽壁均滑动连接有滑柱，两个所述滑柱的柱臂均固定连接有推拉臂，两个所述推拉臂的端部分别穿入至两个所述联动轴的轴心部，且均转动连接有齿条板，所述齿条板轴向滑动连接在所述联动轴上，两个所述圆弧状转板的圆弧凸面均设置有齿条排，两个所述联动轴上均设置有与所述齿条板和所述齿条排共同啮合连接的齿轮，所述斜向槽板上斜槽的倾斜率与所述叶片上斜边的倾斜率相等。

优选的，所述传动机构一包括铰接在所述摆盘的侧面铰接臂，所述铰接臂的端部铰接有平移板，所述超声波切割机构固定安装在所述平移板的上表面，所述支撑框体的外壁固定连接有供所述平移板贯穿的固定板。

优选的，所述传动机构三包括固定连接在任意一所述联动轴轴臂的锥形齿轮一，以及固定连接在所述转轴轴臂的锥形齿轮二，所述锥形齿轮一与所述锥形齿轮二相啮合连接。

优选的，所述旋转机构包括固定连接在所述滑块外壁的连接板，所述连接板的板壁固定安装有电机二，所述叶片通过工件夹具装夹在所述电机二的输出轴。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

一、本发明通过提高摆盘的摆动幅度，来提高超声波切割机构上下往复的距离，同时摆盘摆动幅度的变化时机是跟随叶片向超声波切割机构所在方向平移时机一同变化的，并且由于斜向槽板上斜槽的倾斜率与等腰梯形状叶片上斜边的倾斜率相等，继而使得摆盘摆动幅度的变化量与叶片上斜边与两个超声波刀具之间位置的变化量相一致，综上所述，使得超声波切割机构上下往复距离的变化量与时机均可适应等腰梯形状叶片与两个超声波刀具之间位置的变化，进而在不影响叶片曲面加工的过程中，使得加工完成后叶片的宽度从叶根部到叶尖可逐渐变大，满足叶片的加工需求，简化加工过程。

二、本发明通过单一的驱动部件，即可实现超声波切割机构往复平移的过程、叶片平移的过程和逐渐改变超声波切割机构往复平移距离的过程，其实用性更佳，操控更加简便，并且避免了因多个驱动部件带来的高成本和高维修费的问题。

附图说明

图1为本发明结构的主视图；

图2为本发明图1中A-A处结构的剖视图；

图3为本发明超声波切割机构和叶片结构的侧视图；

图4为本发明支撑框体剖视后转轴、移动块和滑块结构的侧视图；

图5为本发明斜向杆、摆盘、联动柱、铰接臂、平移板和固定板结构的左视图；

图6为本发明联动轴、圆弧状转板、推拉臂、齿条板、齿条排和齿轮结构的俯视剖视图；

图7为本发明以图6所示方向联动轴、圆弧状转板、齿条板、齿条排和齿轮结构的右视图。

图中：1-叶片、2-超声波切割机构、3-支撑框体、4-联动轴、5-圆弧状转板、6-斜向杆、7-套环、8-摆盘、9-联动柱、10-电机一、11-支撑板、12-转轴、13-外螺纹、14-移动块、15-滑块、16-斜向槽板、17-滑柱、18-推拉臂、19-齿条板、20-齿条排、21-齿轮、22-铰接臂、23-平移板、24-固定板、25-锥形齿轮一、26-锥形齿轮二、27-连接板、28-电机二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种叶片用超声波加工设备，包括用于叶片1切割的超声波切割机构2，以及用于驱动叶片1旋转的旋转机构，叶片1形状为等腰梯形，还包括支撑框体3，支撑框体3的内壁设置有供超声波切割机构2往复平移的驱动机构，驱动机构包括摆动机构，以及用于驱动摆动机构的驱动源，摆动机构通过传动机构一驱动超声波切割机构2往复平移，驱动源通过传动机构二改变摆动机构的摆动幅度，以此来改变超声波切割机构2往复平移的距离，驱动源同时通过传动机构二驱动旋转机构平移，在使用时，将叶片1装夹在旋转机构的驱动部上，并使叶片1处于超声波切割机构2所包括的两个超声波刀具之间，然后调整两个超声波刀具之间的距离，使两者分别与叶片1相对的两个表面接触，并在超声波加工过程中施加一定压力(上述两个超声波刀具的调整过程可参见背景技术对比文件说明书中的第十六段的第二行至第五行所公开的内容)，随后通过驱动源和旋转机构同时运作，一方面由驱动源的运作，使得摆动机构进行摆动运作，由摆动机构的摆动运作并经传动机构一驱动超声波切割机构2进行往复平移，由驱动源的运作并经传动机构二的传动，使得旋转机构带动叶片1一起进行平移，另一方面由旋转机构的运作，使得叶片1进行旋转，继而通过叶片1的旋转运动，叶片1的水平平移运动和超声波切割机构2的上下往复运动相结合，使超声波切割机构2按叶片1表面所要求的空间轨迹运行，完成叶片3曲面的加工(叶片1超声波加工原理可参见背景技术对比文件说明书中的第十六段的第五行至第八行所公开的内容)；

在上述叶片1超声波加工的同时，驱动源通过传动机构二改变摆动机构的摆动幅度，以此来改变超声波切割机构2往复平移的距离，继而使得超声波切割机构2上下往复距离的变化量与时机均可适应等腰梯形状叶片1与两个超声波刀具之间位置的变化，进而在不影响叶片1曲面加工的过程中，使得加工完成后叶片1的宽度从叶根部到叶尖可逐渐变大，满足叶片1的加工需求，简化加工过程。

上述技术方案中，具体的，摆动机构包括转动连接在支撑框体3框壁的两个联动轴4，两个联动轴4的相对端均转动连接有圆弧状转板5，两个圆弧状转板5的相对侧共同固定连接有斜向杆6，支撑框体3的内壁还固定连接有套环7，套环7的内侧面转动连接有与传动机构一相连接的摆盘8，摆盘8的侧面固定连接有四个联动柱9，四个联动柱9的柱臂均与斜向杆6的杆臂抵接，任意一联动轴4通过传动机构三与驱动源相连接，由驱动源的运作并经传动机构三的传动，使得任意一联动轴4进行转动，由联动轴4转动的过程并经圆弧状转板5的联动，使得斜向杆6同步进行转动，由斜向杆6转动的过程并经斜向杆6柱臂与四个联动柱9柱臂之间的抵接关系，即可使得摆盘8进行往复摆动，由摆盘8摆动的过程并经传动机构一的传动，即可使得超声波切割机构2进行往复平移。

上述技术方案中，具体的，驱动源包括固定连接在支撑框体3的内壁电机一10和支撑板11，支撑板11的板壁转动连接有与传动机构三和传动机构二相连接的转轴12，转轴12的端部与电机一10的输出轴固定连接，由电机一10输出轴的运作，使得转轴12进行转动，由转轴12转动的过程并经锥形齿轮二26和锥形齿轮一25之间的啮合传动，即可使得与锥形齿轮一25相连接的联动轴4进行转动。

上述技术方案中，具体的，传动机构二包括开设在转轴12轴臂的外螺纹13，转轴12通过外螺纹13螺纹连接有移动块14，移动块14的外壁固定连接有沿支撑框体3外壁滑动的滑块15，滑块15的两端部均固定连接有斜向槽板16，两个斜向槽板16的斜槽壁均滑动连接有滑柱17，两个滑柱17的柱臂均固定连接有推拉臂18，两个推拉臂18的端部分别穿入至两个联动轴4的轴心部，且均转动连接有齿条板19，齿条板19轴向滑动连接在联动轴4上，两个圆弧状转板5的圆弧凸面均设置有齿条排20，两个联动轴4上均设置有与齿条板19和齿条排20共同啮合连接的齿轮21，斜向槽板16上斜槽的倾斜率与叶片1上斜边的倾斜率相等，由转轴12转动的过程并经外螺纹13与移动块14之间的螺纹配合，使得移动块14向超声波切割机构2所在方向进行平移，由移动块14平移的过程，使得滑块15同样向超声波切割机构2所在方向进行滑动，由滑块15滑动的过程，使得两个斜向槽板16同步向超声波切割机构2所在方向进行平移，由两个斜向槽板16平移的过程并经滑柱17与斜向槽板16斜槽壁之间的滑动配合，使得两个推拉臂18向相对方向移动，由两个推拉臂18向相对方向移动的过程，使得两个齿条板19同步向相对方向移动，由两个齿条板19向相对方向移动的过程并经齿轮21同时与齿条板19和齿条排20之间啮合传动的过程，使得圆弧状转板5以自身所在圆心为转动中心进行转动，继而加大了斜向杆6以图2所示方向的倾斜角度，从而提高了摆盘8的摆动幅度，进而提高了超声波切割机构2上下往复的距离，由于摆盘8摆动幅度的变化时机是跟随叶片1向超声波切割机构2所在方向平移时机一同变化的，并且由于斜向槽板16上斜槽的倾斜率与等腰梯形状叶片1上斜边的倾斜率相等，继而使得摆盘8摆动幅度的变化量与叶片1上斜边与两个超声波刀具之间位置的变化量相一致，综上所述，即可使得超声波切割机构2上下往复距离的变化量与时机均可适应等腰梯形状叶片1与两个超声波刀具之间位置的变化。

上述技术方案中，具体的，传动机构一包括铰接在摆盘8的侧面铰接臂22，铰接臂22的端部铰接有平移板23，超声波切割机构2固定安装在平移板23的上表面，支撑框体3的外壁固定连接有供平移板23贯穿的固定板24，由摆盘8往复摆动的过程并经铰接臂22和平移板23的联动，即可使得超声波切割机构2以图1所示方向进行上下往复平移。

上述技术方案中，具体的，传动机构三包括固定连接在任意一联动轴4轴臂的锥形齿轮一25，以及固定连接在转轴12轴臂的锥形齿轮二26，锥形齿轮一25与锥形齿轮二26相啮合连接，由转轴12转动的过程并经锥形齿轮二26和锥形齿轮一25之间的啮合传动，即可使得与锥形齿轮一25相连接的联动轴4进行转动。

上述技术方案中，具体的，旋转机构包括固定连接在滑块外壁的连接板27，连接板27的板壁固定安装有电机二28，叶片1通过工件夹具装夹在电机二28的输出轴，由滑块15滑动的过程并经连接板27的联动，即可使得电机二28和叶片1一同向超声波切割机构2所在方向平移。

工作原理：该叶片用超声波加工设备在使用时，将叶片1通过工件夹具装夹在电机二28的输出轴上，并使叶片1处于超声波切割机构2所包括的两个超声波刀具之间，然后调整两个超声波刀具之间的距离，使两者分别与叶片1相对的两个表面接触，并在超声波加工过程中施加一定压力(上述两个超声波刀具的调整过程可参见背景技术对比文件说明书中的第十六段的第二行至第五行所公开的内容)，随后启动电机一10和电机二28，由电机一10输出轴的运作，使得转轴12进行转动，由转轴12转动的过程并经锥形齿轮二26和锥形齿轮一25之间的啮合传动，使得与锥形齿轮一25相连接的联动轴4进行转动，由联动轴4转动的过程并经圆弧状转板5的联动，使得斜向杆6同步进行转动，由斜向杆6转动的过程并经斜向杆6柱臂与四个联动柱9柱臂之间的抵接关系，使得摆盘8进行往复摆动，由摆盘8往复摆动的过程并经铰接臂22和平移板23的联动，使得超声波切割机构2以图1所示方向进行上下往复平移，同时由转轴12转动的过程并经外螺纹13与移动块14之间的螺纹配合，使得移动块14向超声波切割机构2所在方向进行平移，由移动块14平移的过程，使得滑块15同样向超声波切割机构2所在方向进行滑动，由滑块15滑动的过程并经连接板27的联动，使得电机二28和叶片1一同向超声波切割机构2所在方向平移，此过程中通过电机二28输出轴的运作，使得叶片1进行旋转，继而通过叶片1的旋转运动，叶片1的水平平移运动和超声波切割机构2的上下往复运动相结合，使超声波切割机构2按叶片1表面所要求的空间轨迹运行，完成叶片3曲面的加工(叶片1超声波加工原理可参见背景技术对比文件说明书中的第十六段的第五行至第八行所公开的内容)；

在上述叶片1超声波加工的同时，由滑块15滑动的过程，使得两个斜向槽板16同步向超声波切割机构2所在方向进行平移，由两个斜向槽板16平移的过程并经滑柱17与斜向槽板16斜槽壁之间的滑动配合，使得两个推拉臂18向相对方向移动，由两个推拉臂18向相对方向移动的过程，使得两个齿条板19同步向相对方向移动，由两个齿条板19向相对方向移动的过程并经齿轮21同时与齿条板19和齿条排20之间啮合传动的过程，使得圆弧状转板5以自身所在圆心为转动中心进行转动，继而加大了斜向杆6以图2所示方向的倾斜角度，从而提高了摆盘8的摆动幅度，进而提高了超声波切割机构2上下往复的距离，由于摆盘8摆动幅度的变化时机是跟随叶片1向超声波切割机构2所在方向平移时机一同变化的，并且由于斜向槽板16上斜槽的倾斜率与等腰梯形状叶片1上斜边的倾斜率相等，继而使得摆盘8摆动幅度的变化量与叶片1上斜边与两个超声波刀具之间位置的变化量相一致，综上所述，使得超声波切割机构2上下往复距离的变化量与时机均可适应等腰梯形状叶片1与两个超声波刀具之间位置的变化，进而在不影响叶片1曲面加工的过程中，使得加工完成后叶片1的宽度从叶根部到叶尖可逐渐变大，满足叶片1的加工需求，简化加工过程。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种叶片用超声波加工设备，包括用于叶片(1)切割的超声波切割机构(2)，以及用于驱动叶片(1)旋转的旋转机构，其特征在于：所述叶片(1)形状为等腰梯形，还包括支撑框体(3)，所述支撑框体(3)的内壁设置有供所述超声波切割机构(2)往复平移的驱动机构；

所述驱动机构包括摆动机构，以及用于驱动摆动机构的驱动源，所述摆动机构通过传动机构一驱动所述超声波切割机构(2)往复平移，所述驱动源通过传动机构二改变所述摆动机构的摆动幅度，以此来改变超声波切割机构(2)往复平移的距离；

所述驱动源同时通过所述传动机构二驱动所述旋转机构平移。

2.根据权利要求1所述的叶片用超声波加工设备，其特征在于：所述摆动机构包括转动连接在支撑框体(3)框壁的两个联动轴(4)，两个所述联动轴(4)的相对端均转动连接有圆弧状转板(5)，两个所述圆弧状转板(5)的相对侧共同固定连接有斜向杆(6)，所述支撑框体(3)的内壁还固定连接有套环(7)，所述套环(7)的内侧面转动连接有与所述传动机构一相连接的摆盘(8)，所述摆盘(8)的侧面固定连接有四个联动柱(9)，四个所述联动柱(9)的柱臂均与所述斜向杆(6)的杆臂抵接，任意一所述联动轴(4)通过传动机构三与所述驱动源相连接。

3.根据权利要求2所述的叶片用超声波加工设备，其特征在于：所述驱动源包括固定连接在所述支撑框体(3)的内壁电机一(10)和支撑板(11)，所述支撑板(11)的板壁转动连接有与所述传动机构三和所述传动机构二相连接的转轴(12)，所述转轴(12)的端部与所述电机一(10)的输出轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的叶片用超声波加工设备，其特征在于：所述传动机构二包括开设在所述转轴(12)轴臂的外螺纹(13)，所述转轴(12)通过所述外螺纹(13)螺纹连接有移动块(14)，所述移动块(14)的外壁固定连接有沿所述支撑框体(3)外壁滑动的滑块(15)，所述滑块(15)的两端部均固定连接有斜向槽板(16)，两个所述斜向槽板(16)的斜槽壁均滑动连接有滑柱(17)，两个所述滑柱(17)的柱臂均固定连接有推拉臂(18)，两个所述推拉臂(18)的端部分别穿入至两个所述联动轴(4)的轴心部，且均转动连接有齿条板(19)，所述齿条板(19)轴向滑动连接在所述联动轴(4)上，两个所述圆弧状转板(5)的圆弧凸面均设置有齿条排(20)，两个所述联动轴(4)上均设置有与所述齿条板(19)和所述齿条排(20)共同啮合连接的齿轮(21)，所述斜向槽板(16)上斜槽的倾斜率与所述叶片(1)上斜边的倾斜率相等。

5.根据权利要求2、3或4所述的叶片用超声波加工设备，其特征在于：所述传动机构一包括铰接在所述摆盘(8)的侧面铰接臂(22)，所述铰接臂(22)的端部铰接有平移板(23)，所述超声波切割机构(2)固定安装在所述平移板(23)的上表面，所述支撑框体(3)的外壁固定连接有供所述平移板(23)贯穿的固定板(24)。

6.根据权利要求3或4所述的叶片用超声波加工设备，其特征在于：所述传动机构三包括固定连接在任意一所述联动轴(4)轴臂的锥形齿轮一(25)，以及固定连接在所述转轴(12)轴臂的锥形齿轮二(26)，所述锥形齿轮一(25)与所述锥形齿轮二(26)相啮合连接。

7.根据权利要求4所述的叶片用超声波加工设备，其特征在于：所述旋转机构包括固定连接在所述滑块(15)外壁的连接板(27)，所述连接板(27)的板壁固定安装有电机二(28)，所述叶片(1)通过工件夹具装夹在所述电机二(28)的输出轴。

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