CN111745418B - 一种振动工具头及振动加工机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机加工设备技术领域，尤其涉及一种振动工具头及振动加工机。振动工具头包括直线导轨副、旋转固定支架、直线驱动装置和旋转驱动装置；直线导轨副包括直线导轨和滑块，直线驱动装置的驱动端与直线导轨连接；旋转固定支架包括旋转固定盘和基座，基座上设置有安装孔，旋转固定盘套设在安装孔内并能够相对与安装孔转动，旋转驱动装置的驱动端与旋转固定盘连接；旋转固定盘内设置有固定孔，滑块固定在固定孔内。本发明提供的机械振动工具具有稳定性好、精度高、寿命长的优点。以直线导轨副作替代振动轴和振动轴套，提高了振动工具头的加工精度、稳定性和使用寿命，降低了振动轴和振动轴套部件的成本。

Description

一种振动工具头及振动加工机

技术领域

本发明涉及机加工设备技术领域，尤其涉及一种振动工具头及振动加工机。

背景技术

现有振动工具头的振动轴和振动轴套通常为根据不同应用需求专门定制的非标准部件，其中振动轴须根据不同应用需求，采用不同振频、不同振幅执行往复振动，同时振动轴还须绕轴心执行旋转功能，振动轴套环抱振动轴，起导向和支撑固定的作用。

定制化的振动轴与振动轴套之间会存有一定的间隙，而且振动轴与振动轴套之间的握紧力不好控制，握紧力过大则振动轴套容易抱死振动轴，握紧力过小则容易造成振动轴在振动轴套中发生偏移，造成振动轴心的重复精度差，影响振动轴端加工工具加工的精度，还会影响振动轴在振动轴套中的旋转精度，进一步会影响振动轴端加工工具旋转加工的精度，同时还会影响到振动加工的稳定性和振动轴以及振动轴套的使用寿命等等。

现有的定制化振动轴和振动轴套属于非标准部件，没有统一的制造、质量标准，也不属于大批量生产制造成品。振动轴与振动轴套之间的握紧力，振动轴套加载在振动轴上的预压力，振动轴套与振动轴相互高速摩擦产生的热量，这些要素无法得到精确的控制，会使得振动轴无法长时间稳定地执行大振幅、高频率、精确旋转的振动加工，同时定制化振动轴和振动轴套存在制造成本高的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的精度差、制造成本高的问题，本发明提供一种振动工具头及振动加工机。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种振动工具头，其包括直线导轨副、旋转固定支架、直线驱动装置和旋转驱动装置；

直线导轨副包括直线导轨和滑块，直线驱动装置的驱动端与直线导轨连接；

旋转固定支架包括旋转固定盘和基座，基座上设置有安装孔，旋转固定盘套设在安装孔内并能够相对与安装孔转动，旋转驱动装置的驱动端与旋转固定盘连接，并能够驱动旋转固定盘相对于基座转动；

旋转固定盘内设置有固定孔，滑块固定在固定孔内，直线导轨与滑块滑动连接，直线驱动装置能够驱动直线导轨沿旋转固定盘的轴线方向往复运动。

优选的，直线导轨上设置有至少一个滑块，每个滑块均对应设置在一个旋转固定支架上。

优选的，直线导轨上设置有多个滑块，相邻的旋转固定支架之间间隔设置。

优选的，固定孔为矩形孔，滑块为矩形滑块；

滑块上设置有滑槽，滑块安装在固定孔的第一端；

直线导轨的一部分卡接在滑槽内，另一部分位于固定孔的第二端。

优选的，直线驱动装置包括振动电机、偏心轮、振动卡环；

偏心轮设置在振动电机的输出轴上，振动卡环固定安装在直线导轨上，且振动卡环与直线导轨的轴线平行；

振动卡环的周向设置有凹槽，偏心轮设置在凹槽内，并能够相对于凹槽滑动。

优选的，直线驱动装置包括振动电机、偏心轮和振动连杆；

偏心轮通过振动连杆与直线导轨转动连接，并且偏心轮的轴线与直线导轨垂直设置，振动电机的输出轴与偏心轮转动连接。

优选的，旋转驱动装置包括旋转电机，旋转电机通过传动带、亦可以通过联轴器直联，传动链或齿轮驱动旋转固定盘沿其轴线转动。

优选的，直线导轨的端部设置有工具连接座。

一种振动加工机，其包括如以上所述的振动工具头。

优选的，直线导轨上安装有切割刀片，钻头，冲头或抓取机构。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：利用成熟的标准化工业成品直线导轨副作为基础，以直线导轨副作替代振动轴和振动轴套，拓展其使用功能和应用范围，彻底解决现有定制化振动轴和振动轴套存在的弊端，提高了振动工具头的加工精度、稳定性和使用寿命，降低了振动轴和振动轴套部件的成本。

附图说明

图1为本发明具体实施方式提供的一种振动工具头的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式提供的另一种振动工具头的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式提供的又一种振动工具头的结构示意图；

图4为本发明具体实施方式提供的带有加工工具的振动工具头的结构示意图。

【附图标记说明】

1：直线导轨；2：滑块；3：旋转固定盘；4：基座；5：振动电机；6：振动卡环；7：偏心轮；8：旋转电机；9：工具连接座；10：振动连杆。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1至图4所示，本实施方式中提供了一种振动工具头，其包括直线导轨副、旋转固定支架、直线驱动装置和旋转驱动装置。

直线导轨副包括直线导轨1和滑块2，直线驱动装置的驱动端与直线导轨连接1；

旋转固定支架包括旋转固定盘3和基座4，基座4上设置有安装孔，旋转固定盘3套设在安装孔内并能够相对与安装孔转动，旋转驱动装置的驱动端与旋转固定盘3连接，并能够驱动旋转固定盘3相对于基座4转动；

旋转固定盘3内设置有固定孔，滑块2固定在固定孔内，直线导轨1与滑块2滑动连接，直线驱动装置能够驱动直线导轨1沿旋转固定盘3的轴线方向往复运动。

在本申请中，采用直线导轨1和滑块2代替现有技术中的振动轴和振动轴套具有以下优点：直线导轨副是技术成熟、运行稳定、大批量应用的标准化工业成品。其往复运动的稳定性、直线导轨与滑块之间的间隙控制，滑块与直线导轨之间的握紧力的控制都能满足长时间、高振频、大振幅、高负载的往复振动要求。直线运动和旋转运动在两个部件上，从而实现两个运动的高精度运动。

并且直线导轨副在直线导轨和滑块直接的间隙控制，握紧力控制，散热，耐磨损、预压力加载控制等多个性能方面整体来讲是要远高于一般的非标准定制化振动轴和振动轴套。

而且直线导轨副自身已经形成了标准的生产制造以及质量控制，在生产的数量级别上要远高于非标准定制化部件的振动轴和振动轴套，在大批量制造的前提下其成品的成本也相对较低。

利用成熟的标准化工业成品直线导轨副作为基础，以直线导轨副作替代振动轴和振动轴套，拓展其使用功能和应用范围，彻底解决现有定制化振动轴和振动轴套存在的弊端，提高了振动工具头的加工精度、稳定性和使用寿命，降低了振动轴和振动轴套部件的成本。

直线导轨1上设置有至少一个滑块2，每个滑块2均对应设置在一个旋转固定支架上。

当直线导轨1上设置有多个滑块2，相邻的旋转固定支架1之间间隔设置。在本申请中，设置多个滑块2，以及对应多个滑块2设置多个旋转固定支架能够保证直线导轨1运行的平稳定。

固定孔为矩形孔，滑块2为矩形滑块，滑块2上设置有滑槽，滑块2安装在固定孔的第一端。直线导轨1的一部分卡接在滑槽内，另一部分位于固定孔的第二端。将直线导轨1的一部分设置在滑槽内，一部分设置在固定孔内，可以便于直线导轨副的安装。

在本实施方式中提供了两种直线驱动装置的结构形式：

一种是：

直线驱动装置包括振动电机5、偏心轮7、振动卡环6；

偏心轮7设置在振动电机5的输出轴上，振动卡环6固定安装在直线导轨1上，且振动卡环6与直线导轨1的轴线平行；

振动卡环6的周向设置有凹槽，偏心轮7设置在凹槽内，并能够相对于凹槽滑动。

另一种是：

直线驱动装置包括振动电机5、偏心轮7和振动连杆10；

偏心轮7通过振动连杆10与直线导轨1转动连接，并且偏心轮7的轴线与直线导轨1垂直设置，振动电机5的输出轴与偏心轮7转动连接。

具体的，振动连杆10包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的第一端和第二连杆的第一端转动连接，第一连杆的第二端与偏心轮连接，第二连杆的第二端与直线导轨的转动连接，第一连杆和第二连杆绕第一轴线转动，第二连杆相对与直线导轨绕第二轴线转动，第一轴线和第二轴线相垂直。

旋转驱动装置包括旋转电机8，旋转电机8通过传动带、传动链或齿轮驱动旋转固定盘3沿其轴线转动。

直线导轨1的端部设置有工具连接座9。该工具连接座9为常用的连接座，用于连接对应的加工工具，如切割刀片、钻头等。

参照图4，在本实施方式中，还提供了一种振动加工机，其包括如以上所述的振动工具头。

直线导轨1上安装有切割刀片，钻头，冲头或抓取机构。切割刀片，钻头，冲头或抓取机构是通过工具连接座安装在直线导轨上的。

为了对上述振动工具头进行进一步的解释，本实施方式中还提供了上述振动工具头具体的结构形式及工作过程。

如图1所示，其显示的本实施方式中提供的一种振动工具头的结构形式，在此种实现形式中振动工具头，包括一直线导轨1、两个滑块2、两个旋转支架、偏心轮7、振动卡环6、振动电机5和旋转电机8。

每个旋转支架均包括旋转固定盘3和基座4，两个滑块2沿直线导轨1方向分开安装固定在两个旋转固定盘3上，两个旋转固定盘3分开安装在相对应设置的基座4上。

振动卡环6固定在直线导轨1上的中间位置，位于分开的两个旋转固定盘3之间，振动电机5驱动偏心轮7旋转，带振动卡环6和直线导轨1一起相对滑块2执行往复运动，滑块2对直线导轨1起支撑和引导作用，直线导轨1带动工具连接座9以及安装的工具连接座9上的加工工具一起往复运动，实现振动加工。

旋转电机8带动旋转固定盘3和固定在旋转固定盘3上的滑块围绕直线导轨1的轴线进行旋转，滑块2带动直线导轨围绕直线导轨1的轴线进行旋转。

在此种情况下，旋转电机8只驱动两个旋转固定盘3中一个进行旋转，另一个旋转固定盘3在直线导轨1带动下旋转。

直线导轨1带动工具连接座9以及安装在工具连接座9上的加工工具一起围绕直线导轨的轴线进行旋转，实现旋转加工。

两个旋转固定盘3靠近工件的一个上设置有压脚等其他辅助机构，辅助机构可以一起围绕直线导轨的轴线进行旋转，辅助加工工具完成加工。

如图2所示，其提供的是另外一种振动工具头的结构形式。该振动工具头，包括一直线导轨1，一滑块2，一个旋转固定盘3，一偏心轮7，一振动卡环6，一振动电机5，一旋转电机8，一工具连接座9。

滑块2沿直线导轨1方向安装固定在一个旋转固定盘3上，旋转固定盘3安装在振动工具头的基座4上。

振动卡环6固定在直线导轨1上的一端，振动电机5驱动偏心轮7旋转，带动振动卡环6和直线导轨1一起相对滑块2执行往复运动，滑块2对直线导轨1起支撑和引导作用，直线导轨1带动工具连接座9以及安装的加工工具一起往复运动，实现振动加工。

旋转电机8带动旋转固定盘3和固定在旋转固定盘3上的滑块2围绕直线导轨1的轴线进行旋转，滑块2带动直线导轨1围绕直线导轨1的轴线进行旋转，直线导轨1带动工具连接座9以及安装的加工工具一起围绕直线导轨1的轴线进行旋转，实现旋转加工。

旋转固定盘3上设置有压脚等其他辅助机构，辅助机构可以一起围绕直线导轨1的轴线进行旋转，辅助加工工具完成加工。

如图3所示，其提供的是另外一种振动工具头的结构形式。该振动工具头的结构形式与图2中显示的工具头的区别在于直线驱动装置与直线导轨的连接方式不同，其它结构和工作过程均相同。

图3中的直线驱动装置包括振动电机5、偏心轮7和振动连杆10。振动连杆10的一端与直线导轨1的一端链接，振动连杆10的另一端与偏心轮7连接，振动电机5驱动偏心轮7旋转，通过振动连杆10带动直线导轨1相对滑块2执行往复运动，滑块2对直线导轨1起支撑和引导作用，直线导轨1带动工具连接座9以及安装的加工工具一起往复运动，实现振动加工。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种振动工具头，其特征在于，包括直线导轨副、旋转固定支架、直线驱动装置和旋转驱动装置；

直线导轨副包括直线导轨和滑块，直线驱动装置的驱动端与直线导轨连接；

旋转固定支架包括旋转固定盘和基座，基座上设置有安装孔，旋转固定盘套设在安装孔内并能够相对与安装孔转动，旋转驱动装置的驱动端与旋转固定盘连接，并能够驱动旋转固定盘相对于基座转动；

旋转固定盘内设置有固定孔，滑块固定在固定孔内，直线导轨与滑块滑动连接，直线驱动装置能够驱动直线导轨沿旋转固定盘的轴线方向往复运动；

直线驱动装置包括振动电机、偏心轮、振动卡环；

偏心轮设置在振动电机的输出轴上，振动卡环固定安装在直线导轨上，且振动卡环与直线导轨的轴线平行；

振动卡环的周向设置有凹槽，偏心轮设置在凹槽内，并能够相对于凹槽滑动；

或，所述直线驱动装置包括振动电机、偏心轮和振动连杆；

偏心轮通过振动连杆与直线导轨转动连接，并且偏心轮的轴线与直线导轨垂直设置，振动电机的输出轴与偏心轮转动连接；

固定孔为矩形孔，滑块为矩形滑块；

滑块上设置有滑槽，滑块安装在固定孔的第一端；

直线导轨的一部分卡接在滑槽内，另一部分位于固定孔的第二端；

旋转驱动装置包括旋转电机，旋转电机通过联轴器直联，传动链或齿轮驱动旋转固定盘沿其轴线转动。

2.根据权利要求1所述的振动工具头，其特征在于，直线导轨上设置有至少一个滑块，每个滑块均对应设置在一个旋转固定支架上。

3.根据权利要求2所述的振动工具头，其特征在于，直线导轨上设置有多个滑块，相邻的旋转固定支架之间间隔设置。

4.根据权利要求1所述的振动工具头，其特征在于，直线导轨的端部设置有工具连接座。

5.一种振动加工机，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的振动工具头。

6.根据权利要求5所述的振动加工机，其特征在于，直线导轨上安装有切割刀片，钻头，冲头或抓取机构。

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