CN2481910Y - 凸轮连杆式主轴振动驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种凸轮连杆式主轴驱动器包括:箱体、摆杆轴行星架、定距套、轴承、凸轮输入轴、间隔套、端盖、内凸轮、支撑法兰、连接法兰、密封圈、销轴、摆杆、输出轴、滚轮等构成,采用多峰谷内凸轮传动,由多峰谷内廓线凸轮摆杆机构与四杆机构,构成一个两自由度凸轮—连杆并联组合机构,分别给内廓线凸轮和摆杆轴行星架输入一个匀速旋转运动,驱动轴实现ω=ω_H+ω_ASin(a^*t)运动规律输出,可广泛用于振动攻丝、周向振动钻孔、振动铣削、振动镗孔、振动搅拌等场合。

Description

凸轮连杆式主轴振动驱动器

本实用新型涉及一种机械传动装置，具体地说是一种凸轮连杆式主轴振动驱动器。

在机械加工设备中，周向振动钻孔、铰孔、攻丝加工装置(或设备)实现振动切削主运动ω＝ω_H＋ω_A*Sin(a*t)有两种途径，一种途径是：给夹持刀具的主轴提供一个角速度为ω_H的匀速转动(或角速度为ω_ASin(a*t)的回转振动)，同时给夹具连同工件一起提供一个ω_ASin(a*t)的回转振动(或角速度为ω_H的匀速转动)，在工件和刀具之间实现振动切削主运动的合成，不需要运动合成机构。但当采用夹具连同工件一起振动的形式，则由于振动部件的转动惯量大，能实现的振动频率较低(一般不大于200Hz)，因而切削效率低，仅适用于尺寸小、转动惯量小的工件；当采用刀具振动的形式，虽能实现较高的振动频率，但因工件需要作较高速度的旋转运动，故仅适应于轴类、盘类等回转型工件在车床上钻孔、铰孔、攻丝加工，加工范围窄。第二种途径是：设计一个能直接输出ω＝ω_H＋ω_A*Sin(a*t)运动规律的主轴振动驱动器装置实现振动切削主运动，不需要工件作振动或匀速转动，可以适用于各种形状和尺寸的工件。但现有的运动合成机构大都采用曲柄滑块机构或曲柄摇杆机构的设计思想实现回转振动，曲柄轴和回转轴平行布置。其存在几个缺点，一是机构尺寸大结构复杂；二是振动部件的转动惯量大，不能实现较高频率的振动；三是曲柄每旋转一周振动部件只能振动一次，故对曲柄轴的转速要求高，精度要求高，如实现150Hz的振动频率，曲柄轴的转速高达9000rpm。

本实用新型的目的，就是针对上述技术中存在的缺陷，提供一种能实现ω＝ω_H＋ω_ASin(a*t)运动规律的振动驱动器。使两个匀速转动输入转换成振动切削主运动规律输出，并可以通过改变输入运动的转速，实现输出振动的调频和调速。

本实用新型采取的技术方案是：它包括一个箱体9及端盖6，箱体9内装有带轴承20的支撑法兰10，带有轴承19、21和密封圈12的输出轴15，输出轴15的一端穿过连接于箱体9底面的连接法兰11的中心孔，输出轴15另一端与摆杆轴行星架1相配合，其特点是：箱体9内还设有一个内凸轮8，内凸轮8装在支撑法兰10上，并与凸轮输入轴4连接；摆杆轴行星架1上设有轴承3、轴承18、间隔套5及定距套2，凸轮输入轴4上设有轴承7，摆杆14通过销轴13安装在摆杆行星架1上，输出轴15与内凸轮8之间还设置有轴承17和滚轮16。

本实用新型的另外一些特点是：

内凸轮8为具有正弦连续多峰谷“升——降——升”规律的内廓线型；摆杆轴行星架1为T型状，其大端设有凹槽，可以是空心结构，也可以是实心结构，轴端可制成单键或花键；

摆杆轴行星架1、凸轮输入轴4、内凸轮8、输出轴15同轴式布置；

摆杆轴行星架1、摆杆14、输出轴15、滚轮16构成平行四边形连杆机构；

轴承3、轴承17、轴承18为滚动轴承或滑动轴承；

凸轮摆杆机构的摆杆14及四杆机构摆杆轴行星架1、摆杆14、输出轴15、滚轮16置于内凸轮8的空腔内；

摆杆14为具有三个平行孔的半封闭框架式结构，可以做成带弹性部分的结构，也可以做成不带弹性部分的对称结构。

本实用新型采用多峰谷内凸轮传动，将回转振动部分的转动惯量降到尽可能小的程度，将输入轴转速降到中低速范围，提高振动频率，以满足各工作机械对振动频率的要求，最高振动频率可达到400Hz。由多峰谷内廓线凸轮摆杆机构与四杆机构，构成一个两自由度凸轮一连杆并联组合机构，分别给内廓线凸轮和摆杆轴行星架输入一个匀速旋转运动，驱动轴实现ω＝ω_H＋ω_ASin(a*t)运动规律输出。

图1是本实用新型的结构剖视图；

图2是本实用新型的结构剖视图的B-B剖视图；

图3是本实用新型的内凸轮结构简图；

图4是本实用新型的输出轴结构主视图；

图5是本实用新型的输出轴结构俯视图。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

参见图1～5，该振动驱动器包括：摆杆轴行星架1、定距套2、轴承3、凸轮输入轴4、间隔套5、端盖6、轴承7、内凸轮8、箱体9、支撑法兰10、连接法兰11、密封圈12、销轴13、摆杆14、输出轴15、滚轮16、轴承17、轴承18、轴承19、轴承20、轴承21等。

本实用新型的箱体9内装有带轴承20的支撑法兰10，带有轴承19、轴承21和密封圈12的输出轴15，输出轴15的一端穿过连接于箱体9底面的连接法兰11的中心孔，输出轴15的另一端与摆杆轴行星架1相配合，箱体9内还设有一个内凸轮8，内凸轮8装在支撑法兰10上，并与凸轮输入轴4连接；摆杆轴行星架1上设有轴承3、轴承18、间隔套5及定距套2，凸轮输入轴4上设有轴承7，摆杆14通过销轴13安装在摆杆行星架1上，输出轴15与内凸轮8之间还设置有轴承17和滚轮16。

内凸轮8为具有正弦连续多峰谷“升——降——升”规律的内廓线型；

摆杆轴行星架1为T型状，其大端设有凹槽，可以是空心结构，也可以是实心结构，轴端可制成单键或花键；

摆杆轴行星架1、凸轮输入轴4、内凸轮8、输出轴15同轴式布置；

摆杆轴行星架1、摆杆14、输出轴15、滚轮16构成平行四边形连杆机构；

轴承3、轴承17、轴承18为滚动轴承或滑动轴承；

凸轮摆杆机构的摆杆14及四杆机构摆杆轴行星架1、摆杆14、输出轴15、滚轮16置于内凸轮8的空腔内；

摆杆14为具有三个平行孔的半封闭框架式结构，可以做成带弹性部分的结构，也可以做成不带弹性部分的对称结构。

该驱动器的内凸轮廓线采用多峰谷的“升—降—升”，正弦(或余弦)规律，无冲击。当给内凸轮8输入一个匀速转动而摆杆轴行星架1不动时，凸轮机构使输出轴实现回转振动；当同时给内凸轮8和摆杆轴行星架1输入一个同向等速转动ω_H时，则摆杆轴行星架1、摆杆14、滚轮16、输出轴15相对静止，输出轴15以ω_H作匀速转动；当分别给凸轮8和摆杆轴行星架1输入一个匀速转动ω₁、ω_H时，输出轴15输出ω＝ω_H＋ω_ASin(a*t)运动规律。其中：是由结构参数内凸轮的峰谷数k和运动参数(ω₁－ω_H)决定的系数；ω_A是由结构参数内凸轮8的升程和四杆机构摆杆轴行星架1、摆杆14、输出轴15、滚轮16的杆件长度等决定的系数；如取内凸轮8的输入转速为ω₁，摆杆轴行星架8的转速为ω_H，内凸轮廓线所决定的摆杆14的运动规律为ω₂＝ω_A*Sin(a*t)，四连杆机构：摆杆轴行星架1、摆杆14、输出轴15、滚轮16为平行四边形机构，则输出轴15的运动规律必为：ω＝ω_H＋ω_A*Sin(a*t)

本实用新型采用同轴式布置，置凸轮摆杆机构与双摇杆机构构成的两自由度并联组合机构于内凸轮的空腔内，结构简单、体积小重量轻。可以作为独立驱动器使用，也可以和其它被驱动对象设计成一体使用。振动部件转动惯量小，振动频率范围宽(可达0-400Hz)。该机构属于两自由度机构，可输入两个有级或无级可调转速的转动，实现变频振动，亦可采用封闭传动恒定转速输入，实现固定频率振动。

Claims (8)

1.一种凸轮连杆式主轴振动器，包括一个箱体[9]及端盖[6]，箱体[9]内装有带轴承[20]的支撑法兰[10]、带有轴承[19]、轴承[21]和密封圈[12]的输出轴[15]，输出轴[15]的一端穿过连接于箱体[9]底面的连接法兰[11]的中心孔，输出轴[15]的另一端与摆杆轴行星架[1]相配合，其特征在于：箱体[9]内还设有一个内凸轮[8]，内凸轮[8]装在支撑法兰[10]上，并与凸轮输入轴[4]连接；摆杆轴行星架[1]上设有轴承[3]、轴承[18]、间隔套[5]及定距套[2]，凸轮输入轴[4]上设有轴承[7]，摆杆[14]通过销轴[13]安装在摆杆行星架[1]上，输出轴[15]与内凸轮[8]之间还设置有轴承[17]和滚轮[16]。

2.根据权利要求1所述的凸轮连杆式主轴振动器，其特征在于：所述内凸轮[8]为具有正弦连续多峰谷“升——降——升”规律的内廓线型。

3.根据权利要求1所述的凸轮连杆式主轴振动器，其特征在于：所述摆杆轴行星架[1]为T型状，其大端设有凹槽，可以是空心结构，也可以是实心结构，轴端可制成单键或花键。

4.根据权利要求1所述的凸轮连杆式主轴振动器，其特征在于：所述摆杆轴行星架[1]、凸轮输入轴[4]、内凸轮[8]、输出轴[15]同轴式布置。

5.根据权利要求1所述的凸轮连杆式主轴振动器，其特征在于：所述摆杆轴行星架[1]、摆杆[14]、输出轴[15]、滚轮[16]构成四杆机构。

6.根据权利要求1所述的凸轮连杆式主轴振动器，其特征在于：凸轮摆杆机构的摆杆[14]及四杆机构摆杆轴行星架[1]、摆杆[14]、输出轴[15]、滚轮[16]置于内凸轮[8]的空腔内。

7.根据权利要求1所述的凸轮连杆式主轴振动器，其特征在于：所述轴承[3]、轴承[17]、轴承[18]为滚动轴承或滑动轴承。

8.根据权利要求1所述的凸轮连杆式主轴振动器，其特征在于：所述摆杆[14]为具有三个平行孔的半封闭框架式结构，可以做成带弹性部分的结构，也可以做成不带弹性部分的对称结构。

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