CN114770108A - 一种超声刮削滚光一体化加工装置 - Google Patents
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Abstract
一种超声刮削滚光一体化加工装置，包括机床主轴、超声波发生传输部分、超声振动部分和工件夹持部分，机床主轴沿垂直方向设置，机床主轴下端同轴线设有刀柄，刀柄下端同轴线固定连接有变幅轴，超声振动部分设置在刀柄内部并与变幅轴上端固定连接，超声波发生传输部分通过第一导线与超声振动部分连接，工件夹持部分设置在变幅轴下方，变幅轴外圆上设置有刮削组件和外径可调节式滚光组件，外径可调节式滚光组件位于刮削组件上方。本发明通过一次装夹，走刀，便可实现对零件的超声刮削和超声滚光加工，节约了加工换刀时间、提高了加工精度和加工质量，确保了滚筒类零件深孔加工的加工效率、加工精度和加工质量。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种超声刮削滚光一体化加工装置。
背景技术
对于滚筒类零件的深孔加工，刮削滚光是一种常见的加工方式。刮削指用加工工具在加工过的工件表面上刮去微量金属，以提高表面形状精度、改善配合表面间接触状况，并能够通过滚光提升精度和光洁度。
现有的刮削滚光装置依然存在着不能适用于各种规格的缸筒，刮削、滚光效率较低、加工质量难保证等问题，亟需对现有的高效刮削滚光机进行改进。而超声辅助加工具有加工效率高、加工质量高的特点，能与现有的刮削滚光装置进行优势互补，因此，设计一种超声刮削滚光装置，对滚筒类零件深孔加工的加工效率和加工质量的提升具有重要的意义。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种适应不同内径缸筒、加工效率高、精度高的超声刮削滚光一体化加工装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种超声刮削滚光一体化加工装置，包括机床主轴、超声波发生传输部分、超声振动部分和工件夹持部分，机床主轴沿垂直方向设置，机床主轴下端同轴线设有刀柄，刀柄下端同轴线固定连接有变幅轴，超声振动部分设置在刀柄内部并与变幅轴上端固定连接，超声波发生传输部分通过第一导线与超声振动部分连接，工件夹持部分设置在变幅轴下方，变幅轴外圆上设置有刮削组件和外径可调节式滚光组件，外径可调节式滚光组件位于刮削组件上方。
刮削组件包括套在变幅轴外圆下部的镗刀体，镗刀体外圆沿圆周方向均匀设有若干条排屑槽，每条排屑槽长度方向沿竖向设置，排屑槽下端口与镗刀体下端面齐平，排屑槽下端口的槽底外径自上而下逐渐减小形成斜坡结构，镗刀体上在排屑槽内部上侧螺纹连接有顶丝，顶丝内端顶压变幅轴外圆。
外径可调节式滚光组件包括压力轴承、调节螺母、调节圈、弹簧、锥形套和滚珠组件，锥形套、压力轴承和弹簧均套设在变幅轴外圆，调节螺母螺纹连接在变幅轴外圆，调节螺母上端面与压力轴承下端面压接，锥形套内圆与变幅轴外圆通过花键传动连接，锥形套外圆直径上细下粗，滚珠组件套设在锥形套外部并与锥形套外圆上下滑动配合，变幅轴上端一体设有法兰盘，法兰盘通过螺栓与刀柄下端同轴线固定连接，弹簧上端与法兰盘下表面压接，弹簧下端与滚珠组件上端环面压接，调节圈套设在锥形套下侧外部，压力轴承上端面通过调节圈与滚珠组件下端面压接。
超声波发生传输部分包括超声波发生器、无线传输上盘组件和无线传输下盘组件，无线传输上盘组件和无线传输下盘组件均套设在刀柄外圆，无线传输上盘组件上端连接在机床主轴的固定部，无线传输下盘组件与刀柄固定连接，超声波发生器通过第二导线与无线传输上盘组件连接，无线传输下盘组件通过径向穿过刀柄所述的第一导线与超声振动部分连接。
超声振动部分包括连接螺栓和换能器，换能器同轴向设置在变幅轴上端面，连接螺栓穿过换能器与变幅轴上端面紧固连接。
工件夹持部分包括气压夹持装置和两个V型夹块，两个V型夹块左右对称布置，两个V型夹块的V型夹口相对设置，V型夹块上在V型夹口内壁上设有用于支撑工件下端面的台阶，两个V型夹块通过气压夹持装置左右滑动设置在工作台上。
采用上述技术方案，本发明在对工件进行刮削滚光一体化加工作业的具体过程为：将圆筒状的工件放置到两个V型夹块的台阶上，操控气压夹持装置启动两个V型夹块相对移动将工件外圆夹紧。接着启动机床和超声波发生器，机床主轴高速旋转，带动刀柄、无线传输下盘组件和变幅轴旋转，无线传输上盘组件固定不动，无线传输下盘组件将超声高频电能通过电磁感应原理，转换到高速旋转运动的刀柄内的换能器上，换能器将接收到的超声高频电能转化成超声高频机械振动，再通过连接螺栓螺纹连接的变幅轴，将超声振动扩大和传递到安装在变幅轴外圆的刮削组件和外径可调节式滚光组件。变幅轴高速旋转带动刮削组件和外径可调节式滚光组件也高速旋转，刮削组件的镗刀体对工件内圆先进行镗削，镗削产生的碎屑通过排屑槽向下排出，接着外径可调节式滚光组件的滚珠组件对工件内圆进行滚光处理。
刮削组件的镗刀体通过顶丝与变幅轴外圆固定连接，这样方便安装和拆卸，以更换不同外径的镗刀体。排屑槽不仅用于排出切削屑，而且用于容纳顶丝，一举两得。
外径可调节式滚光组件可通过旋转调节螺母的上下位置来调整滚珠组件的最大滚光直径，具体操作为：当需要增加滚珠组件的滚光直径时，旋转调节螺母向下移动，在弹簧的向下顶压作用下，滚珠组件在锥形套外圆向下移动，由于锥形套外圆为上细下粗的圆锥结构，滚珠组件就向外膨胀，滚珠组件的滚光直径增大。反之，当需要减小滚珠组件的滚光直径时，旋转调节螺母向上移动，克服弹簧的压力，滚珠组件在锥形套外圆向上移动，滚珠组件的外径向内回缩。滚珠组件在在锥形套外圆的滚道里移动和旋转，采用的压力轴承通过调节圈来支撑滚珠组件，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。
综上所述，本发明具有结构设计合理、使用方便等优点，通过一次装夹，走刀，便可实现对零件的超声刮削和超声滚光加工，节约了加工换刀时间、提高了加工精度和加工质量，确保了滚筒类零件深孔加工的加工效率、加工精度和加工质量。另外，本发明的整体结构除了在机床上立式放置外，还可以卧式放置，这种变换也在本发明的保护范围之内。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是图1中A向观察到的刮削部分结构示意图；
图3是图1中B向观察到工件夹持部分的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明的一种超声刮削滚光一体化加工装置，包括机床主轴1、超声波发生传输部分、超声振动部分和工件夹持部分，机床主轴1沿垂直方向设置，机床主轴1下端同轴线设有刀柄2，刀柄2下端同轴线固定连接有变幅轴3，超声振动部分设置在刀柄2内部并与变幅轴3上端固定连接，超声波发生传输部分通过第一导线与超声振动部分连接，工件夹持部分设置在变幅轴3下方，变幅轴3外圆上设置有刮削组件和外径可调节式滚光组件，外径可调节式滚光组件位于刮削组件上方。
刮削组件包括套在变幅轴3外圆下部的镗刀体4，镗刀体4外圆沿圆周方向均匀设有若干条排屑槽5，每条排屑槽5长度方向沿竖向设置，排屑槽5下端口与镗刀体4下端面齐平，排屑槽5下端口的槽底外径自上而下逐渐减小形成斜坡结构6（提高排屑量），镗刀体4上在排屑槽5内部上侧螺纹连接有顶丝7，顶丝7内端顶压变幅轴3外圆。
外径可调节式滚光组件包括压力轴承8、调节螺母9、调节圈10、弹簧11、锥形套12和滚珠组件13，锥形套12、压力轴承8和弹簧11均套设在变幅轴3外圆，调节螺母9螺纹连接在变幅轴3外圆，调节螺母9上端面与压力轴承8下端面压接，锥形套12内圆与变幅轴3外圆通过花键传动连接，锥形套12外圆直径上细下粗，滚珠组件13套设在锥形套12外部并与锥形套12外圆上下滑动配合，变幅轴3上端一体设有法兰盘14，法兰盘14通过螺栓与刀柄2下端同轴线固定连接，弹簧11上端与法兰盘14下表面压接，弹簧11下端与滚珠组件13上端环面压接，调节圈10套设在锥形套12下侧外部，压力轴承8上端面通过调节圈10与滚珠组件13下端面压接。
超声波发生传输部分包括超声波发生器15、无线传输上盘组件16和无线传输下盘组件17，无线传输上盘组件16和无线传输下盘组件17均套设在刀柄2外圆，无线传输上盘组件16上端连接在机床主轴1的固定部，无线传输下盘组件17与刀柄2固定连接，超声波发生器15通过第二导线与无线传输上盘组件16连接，无线传输下盘组件17通过径向穿过刀柄2所述的第一导线与超声振动部分连接。
超声振动部分包括连接螺栓18和换能器19，换能器19同轴向设置在变幅轴3上端面，连接螺栓18穿过换能器19与变幅轴3上端面紧固连接。
工件夹持部分包括气压夹持装置20和两个V型夹块21，两个V型夹块21左右对称布置，两个V型夹块21的V型夹口相对设置，V型夹块21上在V型夹口内壁上设有用于支撑工件下端面的台阶22，两个V型夹块21通过气压夹持装置20左右滑动设置在工作台上。
本发明在对工件进行刮削滚光一体化加工作业的具体过程为：将圆筒状的工件23放置到两个V型夹块21的台阶22上，操控气压夹持装置20启动两个V型夹块21相对移动将工件23外圆夹紧。接着启动机床和超声波发生器15，机床主轴1高速旋转，带动刀柄2、无线传输下盘组件17和变幅轴3旋转，无线传输上盘组件16固定不动，无线传输下盘组件17将超声高频电能通过电磁感应原理，转换到高速旋转运动的刀柄2内的换能器19上，换能器19将接收到的超声高频电能转化成超声高频机械振动，再通过连接螺栓18螺纹连接的变幅轴3，将超声振动扩大和传递到安装在变幅轴3外圆的刮削组件和外径可调节式滚光组件。变幅轴3高速旋转带动刮削组件和外径可调节式滚光组件也高速旋转，刮削组件的镗刀体4对工件23内圆先进行镗削，镗削产生的碎屑通过排屑槽5向下排出，接着外径可调节式滚光组件的滚珠组件13对工件23内圆进行滚光处理。
刮削组件的镗刀体4通过顶丝7与变幅轴3外圆固定连接，这样方便安装和拆卸，以更换不同外径的镗刀体4。排屑槽5不仅用于排出切削屑，而且用于容纳顶丝7，一举两得。
外径可调节式滚光组件可通过旋转调节螺母9的上下位置来调整滚珠组件13的最大滚光直径，具体操作为：当需要增加滚珠组件13的滚光直径时，旋转调节螺母9向下移动，在弹簧11的向下顶压作用下，滚珠组件13在锥形套12外圆向下移动，由于锥形套12外圆为上细下粗的圆锥结构，滚珠组件13就向外膨胀，滚珠组件13的滚光直径增大。反之，当需要减小滚珠组件13的滚光直径时，旋转调节螺母9向上移动，克服弹簧11的压力，滚珠组件13在锥形套12外圆向上移动，滚珠组件13的外径向内回缩。滚珠组件13在在锥形套12外圆的滚道里移动和旋转，采用的压力轴承8通过调节圈10来支撑滚珠组件13，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种超声刮削滚光一体化加工装置，包括机床主轴、超声波发生传输部分、超声振动部分和工件夹持部分，机床主轴沿垂直方向设置，机床主轴下端同轴线设有刀柄，其特征在于：刀柄下端同轴线固定连接有变幅轴，超声振动部分设置在刀柄内部并与变幅轴上端固定连接，超声波发生传输部分通过第一导线与超声振动部分连接，工件夹持部分设置在变幅轴下方，变幅轴外圆上设置有刮削组件和外径可调节式滚光组件，外径可调节式滚光组件位于刮削组件上方。
2.根据权利要求1所述的一种超声刮削滚光一体化加工装置，其特征在于：刮削组件包括套在变幅轴外圆下部的镗刀体，镗刀体外圆沿圆周方向均匀设有若干条排屑槽，每条排屑槽长度方向沿竖向设置，排屑槽下端口与镗刀体下端面齐平，排屑槽下端口的槽底外径自上而下逐渐减小形成斜坡结构，镗刀体上在排屑槽内部上侧螺纹连接有顶丝，顶丝内端顶压变幅轴外圆。
3.根据权利要求1或2所述的一种超声刮削滚光一体化加工装置，其特征在于：外径可调节式滚光组件包括压力轴承、调节螺母、调节圈、弹簧、锥形套和滚珠组件，锥形套、压力轴承和弹簧均套设在变幅轴外圆，调节螺母螺纹连接在变幅轴外圆，调节螺母上端面与压力轴承下端面压接，锥形套内圆与变幅轴外圆通过花键传动连接，锥形套外圆直径上细下粗，滚珠组件套设在锥形套外部并与锥形套外圆上下滑动配合，变幅轴上端一体设有法兰盘，法兰盘通过螺栓与刀柄下端同轴线固定连接，弹簧上端与法兰盘下表面压接，弹簧下端与滚珠组件上端环面压接，调节圈套设在锥形套下侧外部，压力轴承上端面通过调节圈与滚珠组件下端面压接。
4.根据权利要求3所述的一种超声刮削滚光一体化加工装置，其特征在于：超声波发生传输部分包括超声波发生器、无线传输上盘组件和无线传输下盘组件，无线传输上盘组件和无线传输下盘组件均套设在刀柄外圆，无线传输上盘组件上端连接在机床主轴的固定部，无线传输下盘组件与刀柄固定连接，超声波发生器通过第二导线与无线传输上盘组件连接，无线传输下盘组件通过径向穿过刀柄所述的第一导线与超声振动部分连接。
5.根据权利要求4所述的一种超声刮削滚光一体化加工装置，其特征在于：超声振动部分包括连接螺栓和换能器，换能器同轴向设置在变幅轴上端面，连接螺栓穿过换能器与变幅轴上端面紧固连接。
6.根据权利要求1所述的一种超声刮削滚光一体化加工装置，其特征在于：工件夹持部分包括气压夹持装置和两个V型夹块，两个V型夹块左右对称布置，两个V型夹块的V型夹口相对设置，V型夹块上在V型夹口内壁上设有用于支撑工件下端面的台阶，两个V型夹块通过气压夹持装置左右滑动设置在工作台上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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