CN215698021U - 一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，包括：导电滑环、轴承、套筒、两组压电陶瓷环、主轴、碟簧、轴承端盖、继电器、功率放大器以及超声波发生器。本实用新型通过信号发生器输出超声频信号，功率放大器放大信号，继电器控制信号有无，通过使不同组压电陶瓷环得电，使主轴随压电陶瓷环组作不同方向的振动，主轴又带动内圆刀片进行不同方向的振动，使得内圆刀片上磨粒进行不同方向的振动，从而实现高效率、高精度加工。
Description
技术领域
本实用新型属于特种加工领域，尤其涉及一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴。
背景技术
内圆加工是一种特种加工方式，这种加工方式是把内圆刀片内径上附着的电镀金刚石磨粒作为切削刃，切削刃在机床主轴的带动下作高速旋转运动进而实现切片的一种加工方法。内圆加工因有效降低切削表面粗糙度、在生产中切片厚度与晶向调整灵活、可加工不同规格不同材料的工件而广泛应用，尤其在加工中、小尺寸硬脆材料中应用更为广泛。
但传统内圆切片加工技术仍不完善，存在内圆刀片切削刃刃口易变形、加工较薄切片时易崩刃等缺点。所以需对传统内圆加工技术进行完善，将超声加工与传统内圆加工技术结合是一种改善加工工艺的重要手段。超声加工就是通过施加可以控制的、不同方向的超声频振动于刀具或工件，进一步实现工件材料的去除，超声加工具有降低切削力、切削热、提高工件表面精度、加工稳定等优点。超声加工与铣削、车削、钻削、磨削等加工方式的结合已经非常普遍。
为改善传统内圆切片技术，提高切片表面质量，本实用新型首次提出超声振动与内圆切片机主轴相结合，提出了一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，该主轴可使内圆刀片切削刃上的磨粒在径向上、轴向上以及二维复合椭圆方向上产生超声频振动，这种超声频振动通过主轴传递到内圆切片机的内圆刀片上，实现超声振动内圆加工，这种加工方式既可以减小切削刃刃口变形也可以减小切口的缝隙，同时降低了切片表面的粗糙度提高了切片表面的质量。
实用新型内容
本实用新型是在现有内圆切片机的基础上，提供一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，能够将一维径向、一维轴向以及二维超声振动通过主轴振动有效的施加到内圆刀片上。
本实用新型采用的技术方案是，一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，其特征在于，包括导电滑环支座(1)、导电滑环(2)、轴承(3)、套筒(4)、两组压电陶瓷环(5)、主轴(6)、箱体(7)、游动轴承内圈(8)、游动轴承外圈(9)、弹簧挡圈(10)、碟簧(11)、轴承端盖(12)、功率放大器、继电器以及超声波发生器，主轴(6)由轴承(3)固定于箱体(7)中，两组压电陶瓷环 (5)通过套筒(4)及阶梯主轴(6)轴肩固定，其中导线焊接在压电陶瓷环侧面经各压电陶瓷环(5)上的中心孔、主轴(6)上的中心孔以及导电滑环(2)导出主轴(6)，并且其中导电滑环(2)右端与主轴(6)固定连接，左端随主轴(6)旋转，导线从固定端引出，防止导线随主轴旋转相互缠绕，再与功率放大器相连，通过控制继电器中信号的有无进而控制压电陶瓷环组的得失电。当第一组压电陶瓷环得电时，压电陶瓷环组作弯曲振动，带动主轴(6)作径向振动，主轴(6) 与内圆刀片相连，从而带动内圆刀片进行径向振动，使得刀片上的磨粒进行径向振动，实现工件的切削加工；当第二组压电陶瓷环得电时，压电陶瓷环组作轴向振动，带动主轴(6)作轴向振动，主轴(6)又带动内圆刀片进行轴向振动，使得刀片上的磨粒进行轴向振动，实现工件的切削加工；当第一、二组压电陶瓷环同时得电时，此时压电陶瓷环组作二维复合椭圆振动，主轴(6)随压电陶瓷环(5)也作二维复合椭圆振动，从而带动内圆刀片上的磨粒作二维复合椭圆振动，实现工件表面的切削加工。
所述主轴(6)通过一端固定、一端游动的轴承(3)固定于箱体(7)内，两组压电陶瓷环(5)通过套筒(4)与阶梯主轴(6)的轴肩固定。
所述主轴(6)可随压电陶瓷环(5)作径向、轴向或二维椭圆复合振动，则需右端轴承(3)与轴承端盖(12)间存在一定的间隙。但又考虑如果轴承(3) 与轴承端盖(12)之间存在间隙，主轴将无法承受向右的载荷，为解决这个问题将右端游动轴承内圈(8)用弹簧挡圈(10)固定，右端游动轴承外圈(9)与轴承端盖(12)之间通过碟簧(11)连接，既保证主轴可以作轴向振动也就是存在轴向振动空间又保证在主轴承受向右载荷时轴系不会发生窜动。
所述压电陶瓷环(5)要通过导线与继电器相连，方便控制压电陶瓷环组得失电。将导线一端焊接在压电陶瓷环侧壁上，另一端通过各压电陶瓷环(5)及主轴(6)上的中心孔连出。考虑主轴(6)转动会使导线相互缠绕拉扯，降低导线的使用寿命，使用导电滑环(2)。导电滑环一端与主轴(6)固定连接不随主轴(6)转动，另一端随主轴(6)转动,导线从固定端引出。
所述信号发生器通过从导电滑环(2)中引出的导线与两继电器相连，两继电器引出的导线与功率放大器相连，功率放大器与信号发生器相连，信号发生器发出超声频电信号，功率放大器将这个信号进行放大，通过控制继电器中信号的有无进而可以控制不同压电陶瓷环组得电，方便生产工作的进行。
附图说明
图一是本实用新型中一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴装配示意图；
图二是本实用新型中轴向与径向切削原理示意图；
图三是本实用新型中压电陶瓷环一、二组摆放与接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行较清晰阐述。
一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，如图1所示，包括导电滑环支座(1)、导电滑环(2)、轴承(3)、套筒(4)、两组压电陶瓷环(5)、主轴(6)、箱体(7)、游动轴承内圈(8)、游动轴承外圈(9)、弹簧挡圈(10)、碟簧(11)、轴承端盖(12)、功率放大器、继电器以及超声波发生器，主轴(6)由轴承(3) 固定于箱体(7)中，两组压电陶瓷环(5)通过套筒(4)及阶梯主轴(6)轴肩固定，主轴(6)上钻出的中心孔与两组压电陶瓷环(5)中每个压电陶瓷环上钻出的孔配合，当第一组压电陶瓷环得电时，压电陶瓷环组作弯曲振动，带动主轴(6)作径向振动，主轴(6)与内圆刀片相连，从而带动内圆刀片进行径向振动，使得刀片上的磨粒进行径向振动，实现工件的切削加工；当第二组压电陶瓷环得电时，压电陶瓷环组作轴向振动，带动主轴(6)作轴向振动，主轴(6)又带动内圆刀片进行轴向振动，使得刀片上的磨粒进行轴向振动，实现工件的切削加工；当第一、二组压电陶瓷环同时得电时，此时压电陶瓷环组作二维复合椭圆振动，主轴(6)随压电陶瓷环(5)也作二维复合椭圆振动，从而带动内圆刀片上的磨粒作二维复合椭圆振动，实现工件表面的切削加工。
所述两组压电陶瓷环(5)通过导线与两继电器相连，两继电器与同一个功率放大器、信号发生器相连，通过控制继电器中信号的有无控制不同压电陶瓷环(5)得电。
本实用新型在工作时，超声波信号发生器输出的超声频信号经功率放大器由导线传至继电器进而控制压电陶瓷环(5)是否得电，此过程中超声频电振荡信号转换成超声机械振动信号，主轴(6)随压电陶瓷环(5)进行三种模式之一的振动，主轴与内圆刀片相连带动内圆刀片上磨粒振动，对工件进行切削加工。
Claims (4)
1.一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，其特征是包括导电滑环支座(1)、导电滑环(2)、轴承(3)、套筒(4)、两组压电陶瓷环(5)、主轴(6)、箱体(7)、游动轴承内圈(8)、游动轴承外圈(9)、弹簧挡圈(10)、碟簧(11)、轴承端盖(12)、功率放大器、继电器以及超声波发生器，主轴(6)由轴承(3)固定于箱体(7)中，两组压电陶瓷环(5)通过套筒(4)及阶梯主轴(6)轴肩固定，当第一组压电陶瓷环得电时，压电陶瓷环组作弯曲振动，带动主轴(6)作径向振动，主轴(6)与内圆刀片相连，从而带动内圆刀片进行径向振动，使得刀片上的磨粒进行径向振动，实现工件的切削加工；当第二组压电陶瓷环得电时，压电陶瓷环组作轴向振动，带动主轴(6)作轴向振动，主轴(6)又带动内圆刀片进行轴向振动，使得刀片上的磨粒进行轴向振动，实现工件的切削加工；当第一、二组压电陶瓷环同时得电时，此时压电陶瓷环组作二维复合椭圆振动，主轴(6)随压电陶瓷环(5)也作二维复合椭圆振动，从而带动内圆刀片上的磨粒作二维复合椭圆振动，实现工件表面的切削加工。
2.根据权利要求1所述的一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，其特征是主轴(6)上钻出的中心孔与两组压电陶瓷环(5)中每个压电陶瓷环上钻出的孔配合，导线焊接在压电陶瓷环侧面，经各压电陶瓷环(5)上的中心孔、主轴(6)上的中心孔以及导电滑环(2)导出主轴(6)，其中导电滑环(2)右端与主轴(6)固定连接，左端随主轴(6)旋转，导线从固定端引出，防止导线随主轴旋转相互缠绕。
3.根据权利要求2所述的一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，其特征是焊接在压电陶瓷环侧面的导线经各压电陶瓷环(5)上的中心孔、主轴(6)上的中心孔以及导电滑环(2)导出主轴(6)与两继电器相连，两继电器引出的导线与功率放大器相连，功率放大器与信号发生器相连，信号发生器发出超声频电信号，功率放大器将这个信号进行放大，通过控制继电器中信号的有无进而可以控制不同压电陶瓷环组得电，方便生产工作的进行。
4.根据权利要求1或2所述的一种内圆切片机轴向和弯曲振动超声主轴，其特征是右端游动轴承外圈(9)与轴承端盖(12)之间通过碟簧(11)连接，既保证主轴可以作轴向振动也就是存在轴向振动空间又保证在主轴承受向右载荷时轴系不会发生窜动。
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