CN111546022B - 一种球面超声波金属加工与定位机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及球面金属加工领域，具体涉及一种球面超声波金属加工与定位机构，包括底座，超声波金属加工组件包括固定设置在底座上的第一条形滑轨，第一条形滑轨上匹配滑动设置滑动块，第一条形滑轨上设有驱动滑动块滑动的第一驱动组件，滑动块上侧设有超声波加工装置；球面金属定位组件包括电动转台，第二条形滑轨上设有驱动条形支撑臂移动的第二驱动组件，固定盘上设有对球面金属的夹持组件；本发明可以实现对球面金属的定位夹持，然后通过超声波加工方式对球面金属进行加工，可以适应不同的球面金属，稳固夹持的同时保证球面金属均可以进行转动；加工时可以保证球面金属围绕球心转动，配合球面金属的转动作用，加工效果好。

Description

一种球面超声波金属加工与定位机构

技术领域

本发明涉及球面金属加工领域，具体涉及一种球面超声波金属加工与定位机构。

背景技术

金属零件是用金属材料来制造的各种规格与形状的零件，因为金属种类不同而具有不同的性质，金属零件广泛应用在各个行业中；对于金属零件的加工也是机械加工中较为常见的加工工艺；在进行加工时需要夹持后配合车刀进行加工，但是在金属零件中存在球面金属，因为球面具有较多的有益性质，球面零件广泛用于各个行业的机械设备中，对于球面金属的加工，夹持方式较为麻烦，容易影响球面的加工面积，同时球面在进行加工时需要保证对球面的加工完全，其中球面的打磨操作较为典型，现有的夹持方式容易导致夹持位置无法得到打磨抛光，需要二次操作，导致加工效率低。

同时传动的加工方式往往是通过转动摩擦实现，现在有一种通过超声波对金属表面加工的方式，具有效率高、成本低、无污染的特点；中国专利CN1690231公开了一种《超声波金属表面加工装置》，由超声波发生器和超声加工装置构成，两者之间通过电缆线相接，超声波发生器为现有技术，而超声加工装置则是由外壳、压力检测装置、压力显示器、压块、弹簧、压电陶瓷换能器、半波长复合变幅杆、工具头和风机构成，在外壳上除设置有压力检测装置及压力显示器外，还设置有一端与压力检测装置相接，另一端与压块相接的弹簧，压电陶瓷换能器设置在外壳之中并与半波长复合变幅杆的一端用螺栓紧密连接，半波长复合变幅杆的输出端通过螺栓与工具头紧密连接，外壳的另一端设置有散热风机。利用该装置对金属表面进行加工可以快速有效的降低加工成本，简化生产工艺，提高生产效率。

我国专利申请号：CN101462229B；公开了球面粗精一体化加工工艺及装置，包括大溜板、回转盘、上拖板、上底座和刀架，回转盘通过转轴安装在大溜板上，回转盘上安装有转动装置，上底座固定安装在回转盘上，上底座上安装有上拖板，上底座与上拖板之间安装有丝杠螺母副螺旋移动进给机构，上拖板上除了安装有刀架外，还安装有超声波金属表面加工装置。

该方案具有以下缺点：

1、并未详细说明对零件的夹持方式，即为现有的夹持方式，包括直接夹持和安装，安装一般是通过螺栓等对球面零件非球面的面进行固定，较为复杂且效率低，直接夹持会导致夹持位置无法进行加工。

2、现有的加工设备在加工时通过两个方向的移动配合转动实现球面在水平方向与加工装置全部贴合完成加工，这样的方式容易受到驱动延迟影响，容易产生误差，同时需要的驱动装置较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球面超声波金属加工与定位机构。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种球面超声波金属加工与定位机构，包括底座，所述底座上侧设有超声波金属加工组件和球面金属定位组件，所述超声波金属加工组件包括固定设置在底座上的第一条形滑轨，所述第一条形滑轨上匹配滑动设置滑动块，所述第一条形滑轨上设有驱动滑动块滑动的第一驱动组件，所述滑动块上侧设有超声波加工装置，所述超声波加工装置通过位置调节组件与滑动块连接；

所述球面金属定位组件包括电动转台，所述电动转台上水平固定设置基座，所述基座一侧设有第二条形滑轨，所述第二条形滑轨与基座固定连接，所述基座远离第二条形滑轨的一侧固定设置配重，所述第二条形滑轨上匹配滑动设置条形支撑臂，所述第二条形滑轨上设有驱动条形支撑臂移动的第二驱动组件，所述条形支撑臂靠近基座的一端上侧固定设置安装座，所述安装座靠近基座的一侧设有固定盘，所述固定盘通过连接柱与安装座固定连接，所述固定盘上设有球面金属的夹持组件。

进一步的，所述第一驱动组件包括设置在第一条形滑轨上的第一滑槽，所述第一滑槽内水平设有第一丝杆，所述第一丝杆两端均与第一滑槽内壁转动连接，所述第一条形滑轨上固定设置第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端与第一丝杆同轴固定连接，所述滑动块螺纹套接在第一丝杆上。

进一步的，所述位置调节组件包括固定设置在滑动块上的竖直安装架，所述竖直安装架上设有与超声波加工装置对应的条形开口，所述竖直安装架上固定设置液压升降柱，所述液压升降柱的移动端与超声波加工装置上端面固定连接。

进一步的，所述第二条形滑轨两侧对称设置两个加固架体，所述加固架体一端与第二条形滑轨中段侧壁固定连接，所述加固架体另一端与基座固定连接。

进一步的，所述第二驱动组件包括设置在第二条形滑轨上的第二滑槽，所述第二滑槽内水平设有第二丝杆，所述第二丝杆两端均与第二滑槽内壁转动连接，所述第二条形滑轨上固定设置第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出端与第二丝杆同轴固定连接，所述条形支撑臂上固定设置驱动块，所述驱动块螺纹套接在第二丝杆上。

进一步的，所述夹持组件包括设置在固定盘远离安装座一侧的夹持盘，所述固定盘远离夹持盘的端面上均匀固定设置若干电动伸缩杆，若干所述电动伸缩杆均贯穿固定盘并与夹持盘固定连接，所述夹持盘远离固定盘的端面上固定安装机械夹爪，所述机械夹爪的内壁上设有若干条形凹槽，若干所述条形凹槽内均设有转辊，所述转辊两端均与条形凹槽内壁转动连接，所述转辊的侧壁延伸至条形凹槽外，所述机械夹爪内设有固定吸盘，所述固定吸盘通过转动组件与安装座连接。

进一步的，所述转动组件包括固定设置在安装座远离固定盘端面上的驱动电机，所述驱动电机输出端同轴固定连接有驱动杆，所述驱动杆依次贯穿安装座、连接柱、固定盘和夹持盘并与固定吸盘同轴固定连接。

进一步的，所述转辊的弧形侧壁上固定设置有粗糙软垫层，所述粗糙软垫层采用耐磨橡胶材料。

进一步的，所述固定吸盘采用电磁吸盘，所述固定吸盘远离夹持盘的端面上固定设有粗糙软垫层。

本发明的有益效果：

该发明设置了机械夹爪对球面金属进行夹持，因为多个电动伸缩杆缩短作用，使得固定吸盘对球面金属进行抵紧，配合机械夹爪完成对球面金属的固定，因为机械夹爪上转动设有转辊，通过带动固定吸盘转动可以带动球面金属转动，可以快速的对球面金属进行夹持固定；根据球面金属的球心位置，带动球面金属进行移动，使得球面金属的球心与电动转台的转轴轴线重合，电动转台工作可以带动球面金属转动，配合球面金属自动的转动，可以让超声波加工装置不动的同时对球面上所有位置进行加工，对比现有的移动装置，在移动时不会出现误差，超声波加工装置的位置可以进行调整，适应不同大小的球面，保证加工效果，整体装置加工效率高，加工效果，同时对球面金属的定位较为迅速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的正视立体结构示意图；

图2为本发明的后视视立体结构示意图；

图3为本发明的左侧立体结构示意图；

图4为本发明的右侧视立体结构示意图；

图5为本发明的俯视立体结构示意图；

图6为本发明的仰视立体结构示意图；

图7为本发明中夹持组件的立体结构示意图；

图8为本发明中电动转台及其连接部件的立体结构示意图；

图9为本发明中位置调节组件的立体结构示意图。

图中：

1底座、2第一条形滑轨、3滑动块、4超声波加工装置、5电动转台、6基座、7配重、8条形支撑臂、9安装座、10固定盘、11连接柱、12第一丝杆、13第一伺服电机、14竖直安装架、15液压升降柱、16加固架体、17第二丝杆、18第二条形滑轨、19第二伺服电机、20驱动块、21夹持盘、22机械夹爪、23转辊、24固定吸盘、25驱动电机、26驱动杆、27电动伸缩杆。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

参照图1、图2、图5和图6所示的一种球面超声波金属加工与定位机构，包括底座1，底座1上侧设有超声波金属加工组件和球面金属定位组件，分别用于超声波加工和球面金属夹持定位，超声波金属加工组件包括固定设置在底座1上的第一条形滑轨2，第一条形滑轨2上匹配滑动设置滑动块3，第一条形滑轨2上设有驱动滑动块3滑动的第一驱动组件，滑动块3在第一条形滑轨2上可以进行滑动，滑动块3上侧设有超声波加工装置4，超声波加工装置4采用现有技术，超声波加工装置4通过位置调节组件与滑动块3连接，超声波加工装置4的竖直位置可以进行改变，适应不同大小的球面金属，同时便于撤出超声波加工装置4；

如图1、图2和图8所示，球面金属定位组件包括电动转台5，电动转台5采用现有装置，可以实现转动，转动方向可以进行控制，原理可以采用伺服电机，电动转台5上水平固定设置基座6，基座6一侧设有第二条形滑轨18，第二条形滑轨18与基座6固定连接，基座6远离第二条形滑轨18的一侧固定设置配重7，设置配重7保证整体的稳定性，第二条形滑轨18上匹配滑动设置条形支撑臂8，第二条形滑轨18上设有驱动条形支撑臂8移动的第二驱动组件，条形支撑臂8可以在第二条形滑轨18上滑动，实现定位作用，条形支撑臂8靠近基座6的一端上侧固定设置安装座9，安装座9靠近基座6的一侧设有固定盘10，固定盘10通过连接柱11与安装座9固定连接，固定盘10上设有对球面金属的夹持组件，用于对球面金属的夹持；

如图3和图5所示，第一驱动组件包括设置在第一条形滑轨2上的第一滑槽，第一滑槽内水平设有第一丝杆12，第一丝杆12两端均与第一滑槽内壁转动连接，第一条形滑轨2上固定设置第一伺服电机13，第一伺服电机13的输出端与第一丝杆12同轴固定连接，滑动块3螺纹套接在第一丝杆12上，第一伺服电机13工作，带动第一丝杆12转动，驱动滑动块3移动，控制超声波加工装置4水平移动。

如图9所示，位置调节组件包括固定设置在滑动块3上的竖直安装架14，竖直安装架14上设有与超声波加工装置4对应的条形开口，超声波加工装置4在条形开口内移动，同时条形开口对超声波加工装置4具有限位作用，竖直安装架14上固定设置液压升降柱15，液压升降柱15的移动端与超声波加工装置4上端面固定连接，液压升降柱15工作，可以带动超声波加工装置4在竖直方向进行移动。

如图1和图8所示，第二条形滑轨18两侧对称设置两个加固架体16，加固架体16一端与第二条形滑轨18中段侧壁固定连接，加固架体16另一端与基座6固定连接，可以对第二条形滑轨18进行加固，保证其稳定性。

如图4和图5所示，第二驱动组件包括设置在第二条形滑轨18上的第二滑槽，第二滑槽内水平设有第二丝杆17，第二丝杆17两端均与第二滑槽内壁转动连接，第二条形滑轨18上固定设置第二伺服电机19，第二伺服电机19的输出端与第二丝杆17同轴固定连接，条形支撑臂8上固定设置驱动块20，驱动块20螺纹套接在第二丝杆17上，第二伺服电机19工作，带动第二丝杆17转动，驱动驱动块20移动，驱动块20带动条形支撑臂8移动，使得球面金属的球心与电动转台5的轴线重合。

如图7所示，夹持组件包括设置在固定盘10远离安装座9一侧的夹持盘21，固定盘10远离夹持盘21的端面上均匀固定设置若干电动伸缩杆27，若干电动伸缩杆27均贯穿固定盘10并与夹持盘21固定连接，通过电动伸缩杆27的伸缩可以带动夹持盘21移动，夹持盘21远离固定盘10的端面上固定安装机械夹爪22，机械夹爪22采用弧形的夹爪，对球面金属起到夹持作用，机械夹爪22的内壁上设有若干条形凹槽，若干条形凹槽内均设有转辊23，转辊23两端均与条形凹槽内壁转动连接，转辊23的侧壁延伸至条形凹槽外，机械夹爪2进行夹持时，通过若干转辊23与球面金属进行接触，机械夹爪22内设有固定吸盘24，固定吸盘24通过转动组件与安装座9连接，固定吸盘24可以进行转动，夹持盘21移动时，转辊23配合固定吸盘24对球面金属进行抵紧完成固定。

如图9所示，转动组件包括固定设置在安装座9远离固定盘10端面上的驱动电机25，驱动电机25输出端同轴固定连接有驱动杆26，驱动杆26依次贯穿安装座9、连接柱11、固定盘10和夹持盘21并与固定吸盘24同轴固定连接，驱动电机25工作可以通过驱动杆26带动固定吸盘24转动，进而带动球面金属转动。

如图9所示，转辊23的弧形侧壁上固定设置有粗糙软垫层，粗糙软垫层采用耐磨橡胶材料，转辊23对球面金属具有限位抵紧作用，同时不影响球面金属自身转动，设置了粗糙软垫层保证接触面不受损坏。

如图9所示，固定吸盘24采用电磁吸盘，电磁吸盘采用现有技术，可以对球面金属进行吸附，固定吸盘24远离夹持盘21的端面上固定设有粗糙软垫层，对接触面进行保护，同时增加摩擦力，使得球面金属随着固定吸盘24转动。

一种球面超声波金属加工与定位机构的工作步骤具体为：

a）通过机械夹爪22对球面金属进行夹持操作，同步的驱动若干电动伸缩杆27收缩，使得固定吸盘24抵在球面金属上，固定吸盘24配合机械夹爪22对球面进行固定，固定时机械夹爪22上的若干转辊23与球面金属相抵；

b）测量得出或者根据需要的球面金属球心，打开第二伺服电机19，第二伺服电机19带动第二丝杆17转动，第二丝杆17转动时带动驱动块20移动，驱动块20带动条形支撑臂8移动，条形支撑臂8移动时带动其上固定的安装座9移动，实现球面金属的移动，将球面金属的球心移动至与电动转台5转轴轴心的同轴位置；

c）打开第一伺服电机13，第一伺服电机13带动第一丝杆12转动，第一丝杆12带动滑动块3在第一条形滑轨2上滑动，从而实现带动竖直安装架14移动，竖直安装架14上的液压升降柱15工作带动超声波加工装置4在竖直方向移动，调整超声波加工装置4至合适位置并与球面金属相抵；

d）打开驱动电机25，驱动电机25通过驱动杆26带动固定吸盘24转动，因为固定吸盘24的吸附作用带动球面金属转动，同时若干转辊23便于球面金属的转动动作，超声波加工装置4打开对球面金属进行加工操作；

e）同步的电动转台5工作，带动条形支撑臂8往复转动，从而实现球面金属的往复转动，使得在水平方向球面金属与超声波加工装置4循环接触，配合对球面金属的转动作用，保证对球面金属的完全加工。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，包括底座（1），所述底座（1）上侧设有超声波金属加工组件和球面金属定位组件，所述超声波金属加工组件包括固定设置在底座（1）上的第一条形滑轨（2），所述第一条形滑轨（2）上匹配滑动设置滑动块（3），所述第一条形滑轨（2）上设有驱动滑动块（3）滑动的第一驱动组件，所述滑动块（3）上侧设有超声波加工装置（4），所述超声波加工装置（4）通过位置调节组件与滑动块（3）连接；

所述球面金属定位组件包括电动转台（5），所述电动转台（5）上水平固定设置基座（6），所述基座（6）一侧设有第二条形滑轨（18），所述第二条形滑轨（18）与基座（6）固定连接，所述基座（6）远离第二条形滑轨（18）的一侧固定设置配重（7），所述第二条形滑轨（18）上匹配滑动设置条形支撑臂（8），所述第二条形滑轨（18）上设有驱动条形支撑臂（8）移动的第二驱动组件，所述条形支撑臂（8）靠近基座（6）的一端上侧固定设置安装座（9），所述安装座（9）靠近基座（6）的一侧设有固定盘（10），所述固定盘（10）通过连接柱（11）与安装座（9）固定连接，所述固定盘（10）上设有球面金属的夹持组件。

2.根据权利要求1所述的一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，所述第一驱动组件包括设置在第一条形滑轨（2）上的第一滑槽，所述第一滑槽内水平设有第一丝杆（12），所述第一丝杆（12）两端均与第一滑槽内壁转动连接，所述第一条形滑轨（2）上固定设置第一伺服电机（13），所述第一伺服电机（13）的输出端与第一丝杆（12）同轴固定连接，所述滑动块（3）螺纹套接在第一丝杆（12）上。

3.根据权利要求1所述的一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，所述位置调节组件包括固定设置在滑动块（3）上的竖直安装架（14），所述竖直安装架（14）上设有与超声波加工装置（4）对应的条形开口，所述竖直安装架（14）上固定设置液压升降柱（15），所述液压升降柱（15）的移动端与超声波加工装置（4）上端面固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，所述第二条形滑轨（18）两侧对称设置两个加固架体（16），所述加固架体（16）一端与第二条形滑轨（18）中段侧壁固定连接，所述加固架体（16）另一端与基座（6）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，所述第二驱动组件包括设置在第二条形滑轨（18）上的第二滑槽，所述第二滑槽内水平设有第二丝杆（17），所述第二丝杆（17）两端均与第二滑槽内壁转动连接，所述第二条形滑轨（18）上固定设置第二伺服电机（19），所述第二伺服电机（19）的输出端与第二丝杆（17）同轴固定连接，所述条形支撑臂（8）上固定设置驱动块（20），所述驱动块（20）螺纹套接在第二丝杆（17）上。

6.根据权利要求1所述的一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，所述夹持组件包括设置在固定盘（10）远离安装座（9）一侧的夹持盘（21），所述固定盘（10）远离夹持盘（21）的端面上均匀固定设置若干电动伸缩杆（27），若干所述电动伸缩杆（27）均贯穿固定盘（10）并与夹持盘（21）固定连接，所述夹持盘（21）远离固定盘（10）的端面上固定安装机械夹爪（22），所述机械夹爪（22）的内壁上设有若干条形凹槽，若干所述条形凹槽内均设有转辊（23），所述转辊（23）两端均与条形凹槽内壁转动连接，所述转辊（23）的侧壁延伸至条形凹槽外，所述机械夹爪（22）内设有固定吸盘（24），所述固定吸盘（24）通过转动组件与安装座（9）连接。

7.根据权利要求6所述的一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，所述转动组件包括固定设置在安装座（9）远离固定盘（10）端面上的驱动电机（25），所述驱动电机（25）输出端同轴固定连接有驱动杆（26），所述驱动杆（26）依次贯穿安装座（9）、连接柱（11）、固定盘（10）和夹持盘（21）并与固定吸盘（24）同轴固定连接。

8.根据权利要求6所述的一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，所述转辊（23）的弧形侧壁上固定设置有粗糙软垫层，所述粗糙软垫层采用耐磨橡胶材料。

9.根据权利要求7所述的一种球面超声波金属加工与定位机构，其特征在于，所述固定吸盘（24）采用电磁吸盘，所述固定吸盘（24）远离夹持盘（21）的端面上固定设有粗糙软垫层。

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