CN208759008U - 一种多功能超声振动辅助加工机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型所涉及一种多功能超声振动辅助加工机床，其主要本机床主要由床身、X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴运动组件及工具系统组成。与普通加工相比，超声振动辅助加工可以有效地降低切削力、减少刀具磨损、提高工件的表面加工精度和提高加工效率。传统的超声振动大多是单一振动模式，本实用新型提出了一种多功能超声振动辅助加工机床，其可以同时实现轴向振动、周向振动以及圆锥摆振动以及工具旋转速度波动，为进一步利用超声振动辅助加工减小切削过程中的切削力、提高加工效率提供了便利，具有较高的应用价值。

Description

一种多功能超声振动辅助加工机床

技术领域

本实用新型属于机械制造领域。

背景技术

超声振动辅助加工属于高频断续切削，其属于先进加工制造技术，广泛应用于各个制造领域。与普通加工相比，超声振动辅助加工可以有效地降低切削力、减少刀具磨损、提高工件的表面加工精度和提高加工效率等优点。传统的超声振动大多是单一振动模式，随着超声振动辅助加工技术的应用领域不断扩大，传统的超声振动辅助加工机床已经不能满足实际生产需要，为了解决这以问题，本实用新型专利发明了一种多功能超声振动辅助加工机床，其可以同时实现轴向振动、周向振动以及圆锥摆振动以及工具旋转速度波动，为进一步利用超声振动辅助加工减小切削过程中的切削力、提高加工效率提供了便利，具有较高的应用价值。

发明内容

从现有的超声振动辅助加工机床的技术分析发现，当前的超声振动辅助加工通常采用单一的振动模式，不能满足日益增长的超声振动辅助加工的需要。本实用新型专利发明了一种多功能超声振动辅助加工机床，其可以同时实现轴向振动、周向振动以及圆锥摆振动。

本实用新型主要采用如下技术方案实现：

1.本机床主要本机床主要由床身1、X轴运动组件2、Y轴运动组件3、Z轴运动组件4、工具系统5组成。

2.该机床主要由X轴电机201、X轴基体202、X轴联轴器203、X轴轴承座Ⅰ204、X轴导轨205、X轴滚珠丝杠206、X轴滑块207、X轴轴承座Ⅱ208、X轴风琴式防护罩209、Y轴电机301、Y轴基体302、Y轴联轴器303、Y轴轴承座Ⅰ304、Y轴导轨305、Y轴滑块306、Y轴滚珠丝杠307、Y轴轴承座Ⅱ308、Y轴风琴式防护罩309、Z轴电机401、Z轴基体402、Z轴联轴器403、Z轴轴承座Ⅰ404、Z轴导轨405、Z轴滚珠丝杠406、Z轴滑块407、Z轴轴承座Ⅱ408、Z轴风琴式防护罩409、工具系统5组成，X轴电机201固定在X轴基体202上，X轴基体202固定在Y轴滑块306上，X轴联轴器203一端连接X轴电机201的输出轴上，X轴联轴器203另一端连接X轴滚珠丝杠206的动力输入端，X轴轴承座Ⅰ204固定在X轴基体202上，X轴轴承座Ⅱ208固定在X轴基体202上，X轴滚珠丝杠206的两端分别支承在X轴轴承座Ⅰ204、X轴轴承座Ⅱ208的座孔内，X轴滚珠丝杠206的螺母连接在X轴滑块207上，X轴导轨205固定在X轴基体202上，X轴导轨205的滑块固定在X轴滑块207，X轴风琴式防护罩209一端安装在X轴滑块207上，另一端安装在X轴基体202上，Y轴电机301固定在Y轴基体302上，Y轴基体302固定在床身1上，Y轴联轴器303一端连接Y轴电机301的输出轴上，Y轴联轴器303另一端连接Y轴滚珠丝杠307的动力输入端，Y轴轴承座Ⅰ304固定在Y轴基体302上，Y轴轴承座Ⅱ308固定在Y轴基体302上，Y轴滚珠丝杠307的两端分别支承在Y轴轴承座Ⅰ304、Y轴轴承座Ⅱ308的座孔内，Y轴轴承座Ⅱ308的螺母连接在Y轴滑块306上，Y轴导轨305固定在Y轴基体302上，Y轴导轨305的滑块固定在Y轴滑块306，Y轴风琴式防护罩309一端安装在Y轴滑块306上，另一端安装在Y轴基体302上，Z轴电机401固定在Z轴基体402上，Z轴基体402固定在床身1上，Z轴联轴器403一端连接Z轴电机401的输出轴上，Z轴联轴器403另一端连接Z轴滚珠丝杠406的动力输入端，Z轴轴承座Ⅰ404固定在Z轴基体402上，Z轴轴承座Ⅱ408固定在Z轴基体402上，Z轴滚珠丝杠406的两端分别支承在Z轴轴承座Ⅰ404、Z轴轴承座Ⅱ408的座孔内，Z轴滚珠丝杠406的螺母连接在Z轴滑块407上，Z轴导轨405固定在Z轴基体402上，Z轴导轨405的滑块固定在Z轴滑块407，Z轴风琴式防护罩409一端安装在Z轴滑块407上，另一端安装在Z轴基体402上，工具系统5安装在Z轴滑块407上。

3.该机床主要由固定板501、超声振子502、主轴电机503、球端504、连接架505、球端螺母506、紧定螺母507、工具508、联轴器509、工具轴510、棘轮组件511、棘爪5111、弹簧5112、上盖5113、棘轮基体5114、压电叠堆512、棘轮513、十字轴514、键515、上端盖516、轴承Ⅰ517、毡圈518、下端盖519组成，固定板501通过螺栓固定在Z轴滑块407上，超声振子502与主轴电机503通过螺栓固定在固定板501上，超声振子502与球端504通过螺纹连接在一起，球端504与连接架505通过球端螺母506连接在一起，主轴电机503动力输出轴安装在联轴器509内，联轴器509的另一端安装十字轴514，十字轴514的十字端与工具轴510的十字凹槽端相互接触，压电叠堆512安装在连接架505上，轴承Ⅰ517安装在连接架505的通孔内，上端盖516与下端盖519分别通过螺栓固定在连接架505上，并分别与轴承Ⅰ517的外圈接触，工具轴510安装在轴承Ⅰ517的内圈中，工具508安装在工具轴510的孔内，紧定螺母507通过螺纹连接在工具轴510上，棘轮513通过键515连接在工具轴510上，毡圈518安装在下端盖519的环形槽内，棘轮基体5114通过螺栓固定在连接架505的柔性铰链上，弹簧5112安装在棘轮基体5114上，另一端安装在棘爪5111上，棘爪5111的旋转轴与棘轮基体5114通过上盖5113安装在一起。

本实用新型优点：

1.本实用新型可以同时实现轴向振动、周向振动以及圆锥摆振动，为研究人员研究复杂振动形式，对生产效率的提高提供了方便；

2.本实用新型采用新的轨迹规划算法，可以使在满足加工精度的条件下，使加工点尽可能的少，提高生产效率；

3.在加工过程中恒力加工，减小加工过程中的工件受力变形的变化，提高表面粗糙度。

附图说明

图1是机床的整体图；

图2是XY运动组件图；

图3是Z运动组件图；

图4是XYZ运动组件图；

图5是工具系统整体图；

图6是工具系统局部图Ⅰ；

图7是工具系统局部图Ⅱ；

图8是十字轴图；

图9是棘轮组件图；

图10是棘轮组件局部图；

图11是工具轴末端装配图；

图12是工具轴轴测图Ⅰ；

图13是工具轴轴测图Ⅱ。

图中：

床身1、X轴运动组件2、Y轴运动组件3、Z轴运动组件4、工具系统5、X轴电机201、X轴基体202、X轴联轴器203、X轴轴承座Ⅰ204、X轴导轨205、X轴滚珠丝杠206、X轴滑块207、X轴轴承座Ⅱ208、X轴风琴式防护罩209、Y轴电机301、Y轴基体302、Y轴联轴器303、Y轴轴承座Ⅰ304、Y轴导轨305、Y轴滑块306、Y轴滚珠丝杠307、Y轴轴承座Ⅱ308、Y轴风琴式防护罩309、Z轴电机401、Z轴基体402、Z轴联轴器403、Z轴轴承座Ⅰ404、Z轴导轨405、Z轴滚珠丝杠406、Z轴滑块407、Z轴轴承座Ⅱ408、Z轴风琴式防护罩409、固定板501、超声振子502、主轴电机503、球端504、连接架505、球端螺母506、紧定螺母507、工具508、联轴器509、工具轴510、棘轮组件511、棘爪5111、弹簧5112、上盖5113、棘轮基体5114、压电叠堆512、棘轮513、十字轴514、键515、上端盖516、轴承Ⅰ517、毡圈518、下端盖519。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案和工作过程。

机床的整体布局如图1所示。

如图11所示，十字轴514的旋转运动通过工具轴510的十字凹槽端传递给工具508使其可以旋转运动，4个超声振子502分别进行控制，使刀具末端具有不同的振动形式，4个压电叠堆512使用相同的控制规律进行控制，当其突然伸长时，其通过棘爪5111冲击使棘轮513瞬间加速转动，从而使其可以周向振动。

工具508转速波动的控制：当4个相同的压电叠堆512同时伸长时，棘轮组件511随之运动，从而带动棘轮513获得更快的旋转速度，工具508获得更快的旋转速度，当4个相同的压电叠堆512同时收缩时，棘轮513的旋转速度逐渐恢复正常，工具508的旋转速度也逐渐恢复正常，最终实现工具508旋转速度的波动。

Claims (3)

1.一种多功能超声振动辅助加工机床，其特征是：本机床主要由床身(1)、X轴运动组件(2)、Y轴运动组件(3)、Z轴运动组件(4)、工具系统(5)组成。

2.根据权利要求1所述的一种多功能超声振动辅助加工机床，其特征是：该机床主要由X轴电机(201)、X轴基体(202)、X轴联轴器(203)、X轴轴承座Ⅰ(204)、X轴导轨(205)、X轴滚珠丝杠(206)、X轴滑块(207)、X轴轴承座Ⅱ(208)、X轴风琴式防护罩(209)、Y轴电机(301)、Y轴基体(302)、Y轴联轴器(303)、Y轴轴承座Ⅰ(304)、Y轴导轨(305)、Y轴滑块(306)、Y轴滚珠丝杠(307)、Y轴轴承座Ⅱ(308)、Y轴风琴式防护罩(309)、Z轴电机(401)、Z轴基体(402)、Z轴联轴器(403)、Z轴轴承座Ⅰ(404)、Z轴导轨(405)、Z轴滚珠丝杠(406)、Z轴滑块(407)、Z轴轴承座Ⅱ(408)、Z轴风琴式防护罩(409)组成，Y轴电机(301)固定在Y轴基体(302)、组成，X轴电机(201)固定在X轴基体(202)上，X轴基体(202)固定在Y轴滑块(306)上，X轴联轴器(203)一端连接X轴电机(201)的输出轴上，X轴联轴器(203)另一端连接X轴滚珠丝杠(206)的动力输入端，X轴轴承座Ⅰ(204)固定在X轴基体(202)上，X轴轴承座Ⅱ(208)固定在X轴基体(202)上，X轴滚珠丝杠(206)的两端分别支承在X轴轴承座Ⅰ(204)、X轴轴承座Ⅱ(208)的座孔内，X轴滚珠丝杠(206)的螺母连接在X轴滑块(207)上，X轴导轨(205)固定在X轴基体(202)上，X轴导轨(205)的滑块固定在X轴滑块(207)，X轴风琴式防护罩(209)一端安装在X轴滑块(207)上，另一端安装在X轴基体(202)上，Y轴基体(302)固定在床身(1)上，Y轴联轴器(303)一端连接Y轴电机(301)的输出轴上，Y轴联轴器(303)另一端连接Y轴滚珠丝杠(307)的动力输入端，Y轴轴承座Ⅰ(304)固定在Y轴基体(302)上，Y轴轴承座Ⅱ(308)固定在Y轴基体(302)上，Y轴滚珠丝杠(307)的两端分别支承在Y轴轴承座Ⅰ(304)、Y轴轴承座Ⅱ(308)的座孔内，Y轴轴承座Ⅱ(308)的螺母连接在Y轴滑块(306)上，Y轴导轨(305)固定在Y轴基体(302)上，Y轴导轨(305)的滑块固定在Y轴滑块(306)，Y轴风琴式防护罩(309)一端安装在Y轴滑块(306)上，另一端安装在Y轴基体(302)上，Z轴电机(401)固定在Z轴基体(402)上，Z轴基体(402)固定在床身(1)上，Z轴联轴器(403)一端连接Z轴电机(401)的输出轴上，Z轴联轴器(403)另一端连接Z轴滚珠丝杠(406)的动力输入端，Z轴轴承座Ⅰ(404)固定在Z轴基体(402)上，Z轴轴承座Ⅱ(408)固定在Z轴基体(402)上，Z轴滚珠丝杠(406)的两端分别支承在Z轴轴承座Ⅰ(404)、Z轴轴承座Ⅱ(408)的座孔内，Z轴滚珠丝杠(406)的螺母连接在Z轴滑块(407)上，Z轴导轨(405)固定在Z轴基体(402)上，Z轴导轨(405)的滑块固定在Z轴滑块(407)，Z轴风琴式防护罩(409)一端安装在Z轴滑块(407)上，另一端安装在Z轴基体(402)上，工具系统(5)通过螺栓固定在Z轴滑块(407)上。

3.根据权利要求1所述的一种多功能超声振动辅助加工机床，其特征是：该工具系统(5)主要由固定板(501)、超声振子(502)、主轴电机(503)、球端(504)、连接架(505)、球端螺母(506)、紧定螺母(507)、工具(508)、联轴器(509)、工具轴(510)、棘轮组件(511)、棘爪(5111)、弹簧(5112)、上盖(5113)、棘轮基体(5114)、压电叠堆(512)、棘轮(513)、十字轴(514)、键(515)、上端盖(516)、轴承Ⅰ(517)、毡圈(518)、下端盖(519)组成，固定板(501)通过螺栓固定在Z轴滑块(407)上，超声振子(502)与主轴电机(503)通过螺栓固定在固定板(501)上，超声振子(502)与球端(504)通过螺纹连接在一起，球端(504)与连接架(505)通过球端螺母(506)连接在一起，主轴电机(503)动力输出轴安装在联轴器(509)内，联轴器(509)的另一端安装十字轴(514)，十字轴(514)的十字端与工具轴(510)的十字凹槽端相互接触，压电叠堆(512)安装在连接架(505)上，轴承Ⅰ(517)安装在连接架(505)的通孔内，上端盖(516)与下端盖(519)分别通过螺栓固定在连接架(505)上，并分别与轴承Ⅰ(517)的外圈接触，工具轴(510)安装在轴承Ⅰ(517)的内圈中，工具(508)安装在工具轴(510)的孔内，紧定螺母(507)通过螺纹连接在工具轴(510)上，棘轮(513)通过键(515)连接在工具轴(510)上，毡圈(518)安装在下端盖(519)的环形槽内，棘轮基体(5114)通过螺栓固定在连接架(505)的柔性铰链上，弹簧(5112)安装在棘轮基体(5114)上，另一端安装在棘爪(5111)上，棘爪(5111)的旋转轴与棘轮基体(5114)通过上盖(5113)安装在一起。