CN208245834U - 高低频复合振动加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高低频复合振动加工装置，包括刀柄，刀柄上部穿装在连接座内，刀柄下部穿装在壳体内，刀柄位于壳体内的部分与低频振子通过竖直设置在连接键连接，低频振子上部位于壳体内，低频振子下部内腔内设置有换能器，换能器的上端连接有压电陶瓷组，压电陶瓷组通过后压盖压装在换能器的上端，换能器的下端连接有刀具，本实用新型的是在刀具上附加低频振动的同时也附加超声高频振动，超声高频振动与低频振动复合后，使得刀具的低频振动轨迹被超声高频振动所细化，这样不仅可以进一步提高刀具瞬间冲击力，提高断屑能力，也可以使得刀轨迹的细化，提高工件表面的加工质量。同时还可以大幅度降低切削力，减少刀具磨损。

Description

高低频复合振动加工装置

技术领域：

本实用新型属于超声加工制造技术领域，具体涉及一种超声高频振动与低频振动混合的高低频复合振动加工装置。

背景技术：

振动加工技术是在刀具或工具上附加一个或多个不同方向的低频或超声振动，使传统加工的连续接触加工变成间断、瞬间、往复的断续接触加工。低频振动加工不仅可以实现变切削角加工，提高刀具的锋利性，而且还可以使得刀具沿轴线有较大的瞬间加速度将切屑锤断。低频振动还可以使得刀具前角-切屑、刀具后角-工件完全分离，使刀具、工件以及切屑得到充分冷却。而超声高频振动加工可以使切削液产生超声空化作用，即存在于切削液中的微小气泡在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合的过程，切削液产生超声空化不仅可以使切削液润滑、冷却刀具与工件，还可以增大刀具前刀角与切屑之间切削液的压力。刀具前刀角与切屑之间切削液的压力的增大会加快切屑的断裂。

但是，目前，在进行振动加工时，通常是在刀具或者工具上附加低频振动或者超声高频振动，现有技术中并未由将低频振动与超声高频振动复合混频的加工设备。

实用新型内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本实用新型提供了一种高低频复合振动加工装置，它是在刀具上附加低频振动的同时也附加超声高频振动，超声高频振动与低频振动复合后，使得刀具的低频振动轨迹被超声高频振动所细化，这样不仅可以进一步提高刀具瞬间冲击力，提高断屑能力，也可以使得刀轨迹的细化，提高工件表面的加工质量。同时还可以大幅度降低切削力，减少刀具磨损。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种高低频复合振动加工装置，其中：包括刀柄、连接座、壳体、低频振子、轴套、上托架、下托架、换能器及压电陶瓷组，所述的刀柄与机床主轴连接，所述的连接座一端与机床外壳连接，所述的连接座的另一端连接壳体，刀柄上部穿装在连接座内，所述的刀柄下部穿装在壳体内，所述的刀柄位于壳体内的部分与低频振子通过竖直设置在连接键连接，所述的低频振子上部位于壳体内，所述的低频振子上部外壁上竖直设置有多个上移槽及多个下移槽，所述的上移槽及下移槽在低频振子的外壁上均匀分布，且上移槽与下移槽交替布置，所述的低频振子的上部外套装有轴套，所述的轴套上设置有进气孔及出气孔，所述的壳体上设置有进气口及出气口，所述的进气口通过进气孔与上移槽连通时，低频振子向上移动，进气口通过进气孔与下移槽连通时，低频振子向下移动；所述的壳体的下部连接有上托架，所述的低频振子的下部连接有下托架，所述的上托架与下托架对应，上托架与下托架之间设置有接线块，所述的接线块为无线传输接线块，所述的低频振子下部内腔内设置有换能器，所述的换能器的上端连接有压电陶瓷组，所述的压电陶瓷组通过后压盖压装在换能器的上端，所述的换能器的下端连接有刀具，所述的换能器的中部与低频振子的下端面法兰连接，所述的压电陶瓷组与接线块通过电线连接。

进一步，所述的接线块包括外线端子、上绕组及下绕组，所述的外线端子设置在上托架上，外线端子连接电源，所述的上绕组设置在上托架的底面，所述的下绕组设置在下托架的顶面，所述的上绕组与下绕组对应，所述的下绕组通过电线连接压电陶瓷组。

进一步，所述的壳体包括上压盖、下端盖及筒状本体，所述的上压盖紧固连接在筒状本体上端，下端盖紧固连接在筒状本体下端，所述的上压盖与下端盖之间的距离大于低频振子的位于壳体内的部分的长度，所述的进气口及出气口设置在筒状本体上，所述的连接座的下端与上压盖连接。

进一步，所述的轴套为两端开口的筒状结构，其外圆周上设置有环形进气槽及环形出气槽，所述的进气槽与出气槽上下布置，进气槽内设置有多个进气孔，所述的出气槽内设置有多个出气孔，所述的进气孔与出气孔数量相同，且交替均匀布置。

进一步，所述的上移槽为低频振子的上部外壁上竖直设置的上端封闭下端开口的长槽，所述的下移槽为低频振子的上部外壁上竖直设置的上端开口下端封闭的长槽。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的是在刀具上附加低频振动的同时也附加超声高频振动，超声高频振动与低频振动复合后，使得刀具的低频振动轨迹被超声高频振动所细化，这样不仅可以进一步提高刀具瞬间冲击力，提高断屑能力，也可以使得刀轨迹的细化，提高工件表面的加工质量。同时还可以大幅度降低切削力，减少刀具磨损。

2、本实用新型的通过进气口向环形进气槽内通入压力气体，压力气体通过进气槽内的进气孔进入上移槽或下移槽内，压力气体推动低频振子产生低频振动，从而使刀具产生低频振动。

3、本实用新型的接线端子连接电源后，通过无线传输接线块将电能传递给压电陶瓷组，换能器将电能转换为超声高频振动，从而使刀具产生高频振动，换能器又连接在低频振子的下端，从而将低频振动与高频振动复合在刀具上。

附图说明：

图1为高低频复合振动波形示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

刀柄1；连接座2；壳体3；低频振子4；轴套5；上托架6；下托架7；换能器8；压电陶瓷组9；上移槽10；下移槽11；进气孔12；出气孔13；进气口14；出气口15；连接键16；接线块17；刀具18；外线端子19；上绕组20；下绕组21；上压盖31；下端盖32。

图3为本实用新型的低频振子的结构示意图；

低频振子4。

图4为本实用新型的低频振子上部的展开示意图；

低频振子4；上移槽10；下移槽11。

图5为本实用新型的轴套的结构示意图；

轴套5；进气孔12；出气孔13；进气槽51；出气槽52。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图2、图3、图4、图5所示，一种高低频复合振动加工装置，包括刀柄1、连接座2、壳体3、上压盖31、下端盖32、低频振子4、轴套5、上托架6、下托架7、换能器8及压电陶瓷组9，所述的刀柄1与机床主轴连接，所述的连接座2一端与机床外壳连接，所述的连接座2的另一端连接壳体3，刀柄1上部穿装在连接座2内，所述的刀柄1下部穿装在壳体3内，壳体3包括上压盖31、下端盖32及筒状本体，所述的上压盖31紧固连接在筒状本体上端，下端盖32紧固连接在筒状本体下端，上压盖31与筒状本体之间、下端盖32与筒状本体之间均设置有密封圈，所述的上压盖31与下端盖32之间的距离大于低频振子4的位于壳体3内的部分的长度，所述的进气口14及出气口15设置在筒状本体上，所述的连接座2的下端与上压盖31连接。

所述的刀柄1位于壳体3内的部分与低频振子4通过竖直设置在连接键16连接，所述的低频振子4上部位于壳体3内，所述的低频振子4上部外壁上竖直设置有两个上移槽10及两个下移槽11，所述的上移槽10及下移槽11在低频振子4的外壁上均匀分布，且上移槽10与下移槽11交替布置，上移槽10为低频振子4的上部外壁上竖直设置的上端封闭下端开口的长槽，所述的下移槽11为低频振子4的上部外壁上竖直设置的上端开口下端封闭的长槽。

所述的低频振子4的上部外套装有轴套5，轴套5外壁与壳体3内壁过盈配合连接，轴套5为两端开口的筒状结构，其外圆周上设置有环形进气槽51及环形出气槽52，所述的进气槽51与出气槽52上下布置，进气槽51内设置有两个进气孔12，所述的出气槽52内设置有两个出气孔13，所述的进气孔12与出气孔13交替均匀布置，所述的壳体3上设置有进气口14及出气口15，所述的进气口14通过进气孔12与上移槽10连通时，低频振子4向上移动，进气口14通过进气孔12与下移槽11连通时，低频振子4向下移动。

壳体3的下部连接有上托架6，所述的低频振子4的下部连接有下托架7，所述的上托架6与下托架7对应，上托架6与下托架7之间设置有接线块17，所述的接线块17为无线传输接线块17，包括外线端子19、上绕组20及下绕组21，所述的外线端子19设置在上托架6上，外线端子19连接电源，所述的上绕组20设置在上托架6的底面，所述的下绕组21设置在下托架7的顶面，所述的上绕组20与下绕组21对应，所述的下绕组21通过电线连接压电陶瓷组9。

低频振子4下部内腔内设置有换能器8，所述的换能器8的上端连接有压电陶瓷组9，所述的压电陶瓷组9通过后压盖压装在换能器8的上端，所述的换能器8的下端连接有刀具18，所述的换能器8的中部与低频振子4的下端面法兰连接，所述的压电陶瓷组9与接线块17通过电线连接。

使用时，将壳体3上的进气口14连通气泵，机床主轴转动，带动刀柄1转动，刀柄1与低频振子4通过竖直设置的连接键16连接，则低频振子4转动，带动低频振子4下部的换能器8转动，从而使刀具18转动，气泵将压力气体通过进气口14送入轴套5上的进气槽51内，在低频振子4转动过程中，当上移槽10移动至轴套5上的进气孔12位置时，压力气体进入上移槽10，推动低频振子4向上移动，低频振子4继续转动，当上移槽10与轴套5上的出气孔13连通时，上移槽10内的压力气体排放，从出气口15排出，此时，轴套5上的进气孔12与下移槽11连通，则压力气体推动低频振子4向下移动，在低频振子4转动过程中，进气孔12交替与上移槽10及下移槽11连通，从而使低频振子4不断的上下移动，产生低频振动，低频振子4将振动传递给刀具18，刀具18低频振动。接线端子与电源连通后，电流通过无线传输接线块17传递给压电陶瓷组9，压电陶瓷组9及换能器8将电能转换为超声振动，从而使刀具18高频振动，低频振动及高频振动同时附加在刀具18上，使得刀具18的低频振动轨迹被超声高频振动所细化，低频振动与高频振动复合后的振动波形如图1所示，这样不仅可以进一步提高刀具18瞬间冲击力，提高断屑能力，也可以使得刀轨迹的细化，提高工件表面的加工质量。同时还可以大幅度降低切削力，减少刀具18磨损。

要说明的是，以上所述实施例是对本实用新型技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本实用新型技术方案的思路和范围，均应包含在本实用新型所要求的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种高低频复合振动加工装置，其特征在于：包括刀柄（1）、连接座（2）、壳体（3）、低频振子（4）、轴套（5）、上托架（6）、下托架（7）、换能器（8）及压电陶瓷组（9），所述的刀柄（1）与机床主轴连接，所述的连接座（2）一端与机床外壳连接，所述的连接座（2）的另一端连接壳体（3），刀柄（1）上部穿装在连接座（2）内，所述的刀柄（1）下部穿装在壳体（3）内，所述的刀柄（1）位于壳体（3）内的部分与低频振子（4）通过竖直设置在连接键（16）连接，所述的低频振子（4）上部位于壳体（3）内，所述的低频振子（4）上部外壁上竖直设置有多个上移槽（10）及多个下移槽（11），所述的上移槽（10）及下移槽（11）在低频振子（4）的外壁上均匀分布，且上移槽（10）与下移槽（11）交替布置，所述的低频振子（4）的上部外套装有轴套（5），所述的轴套（5）上设置有进气孔（12）及出气孔（13），所述的壳体（3）上设置有进气口（14）及出气口（15），所述的进气口（14）通过进气孔（12）与上移槽（10）连通时，低频振子（4）向上移动，进气口（14）通过进气孔（12）与下移槽（11）连通时，低频振子（4）向下移动；所述的壳体（3）的下部连接有上托架（6），所述的低频振子（4）的下部连接有下托架（7），所述的上托架（6）与下托架（7）对应，上托架（6）与下托架（7）之间设置有接线块（17），所述的接线块（17）为无线传输接线块（17），所述的低频振子（4）下部内腔内设置有换能器（8），所述的换能器（8）的上端连接有压电陶瓷组（9），所述的压电陶瓷组（9）通过后压盖压装在换能器（8）的上端，所述的换能器（8）的下端连接有刀具（18），所述的换能器（8）的中部与低频振子（4）的下端面法兰连接，所述的压电陶瓷组（9）与接线块（17）通过电线连接。

2.根据权利要求1所述的高低频复合振动加工装置，其特征在于：所述的接线块（17）包括外线端子（19）、上绕组（20）及下绕组（21），所述的外线端子（19）设置在上托架（6）上，外线端子（19）连接电源，所述的上绕组（20）设置在上托架（6）的底面，所述的下绕组（21）设置在下托架（7）的顶面，所述的上绕组（20）与下绕组（21）对应，所述的下绕组（21）通过电线连接压电陶瓷组（9）。

3.根据权利要求1所述的高低频复合振动加工装置，其特征在于：所述的壳体（3）包括上压盖（31）、下端盖（32）及筒状本体，所述的上压盖（31）紧固连接在筒状本体上端，下端盖（32）紧固连接在筒状本体下端，所述的上压盖（31）与下端盖（32）之间的距离大于低频振子（4）的位于壳体（3）内的部分的长度，所述的进气口（14）及出气口（15）设置在筒状本体上，所述的连接座（2）的下端与上压盖（31）连接。

4.根据权利要求1所述的高低频复合振动加工装置，其特征在于：所述的轴套（5）为两端开口的筒状结构，其外圆周上设置有环形进气槽（51）及环形出气槽（52），所述的进气槽（51）与出气槽（52）上下布置，进气槽（51）内设置有多个进气孔（12），所述的出气槽（52）内设置有多个出气孔（13），所述的进气孔（12）与出气孔（13）数量相同，且交替均匀布置。

5.根据权利要求1所述的高低频复合振动加工装置，其特征在于：所述的上移槽（10）为低频振子（4）的上部外壁上竖直设置的上端封闭下端开口的长槽，所述的下移槽（11）为低频振子（4）的上部外壁上竖直设置的上端开口下端封闭的长槽。