CN2606218Y - 内凸轮式主轴激振驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内凸轮式主轴激振驱动 器，包括箱体及端盖，箱体内装有支撑法兰和转臂，内凸轮设 置在支撑法兰上，并与凸轮输入轴连接，转臂的一端穿过箱体 底面的中心孔，另一端与系杆相配合，摆杆安装在系杆上，摆 杆和转臂由齿轮副相互啮合或通过摇块机构相联接，由于本实 用新型采用了内凸轮齿轮式(或内凸轮摇块式)传动原理，从而 有效地减小了内凸轮副压力角，改善了主轴激振器的动力传递 性能，实现了W＝ W_H+W_{A</cnipr :sub>×Sin(a×t)运动规律输出。}

Description

内凸轮式主轴激振驱动器

一、技术领域

本实用新型属于机械传动装置，具体涉及一种内凸轮式主轴激振驱动器。

二、背景技术

在机械传动中，往往要求输出轴能够实现各种预期的运动规律，如在机械加工设备中，对周向振动钻孔、扩孔、铰孔、攻丝加工装置(或设备)，实现振动切削主运动W＝W_H+W_A×Sin(a×t)有两种途径，第一种途径是：给夹持刀具的主轴提供一个角速度为WH的匀速转动，(或角速度为W_A×Sin(a×t)的回转振动)，同时给夹具连同工件一起提供一个W_A×Sin(a×t)的回转振动，(或角速度为W_H的匀速转动)，在工件和刀具之间实现振动切削主运动合成，不需要运动合成机构。但当夹具连同工件一起振动时，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；当采用刀具振动形式，虽然可以达到较高的振动频率，但因工件旋转的速度较高，故仅适应于轴类、盘类等回转型工件在车床上钻孔、扩孔、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W＝W_H+W_A×Sin(a×t)运动规律的主轴激振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，曲柄轴的转速高，对加工精度要求高，如实现150HZ的振动频率，曲柄轴的转速高达9000rpm。目前所用的凸轮连杆式主轴激振驱动器，其能有效而可靠地实现W＝W_H+W_A×Sin(a×t)主轴运动规律。但由于该主轴振动驱动器中采用了内凸轮四连杆组合机构原理，为了让机构不失真地输出凸轮摆杆的运动规律，四杆机构必须设计成平行四边形机构，而当四杆机构为平行四边形机构时内凸轮副的压力角就不能够做到最小，那么也就是说减小压力角(即改善机构的运动传递性)与机构运动传递的准确性之间存在矛盾，为了平衡这一矛盾，该机构摆振运动的最大幅值角φ_A就不可能太大。三、发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够将两个匀速转动合成为W＝W_H+W_A×Sin(a×t)运动规律输出，且有效地减小内凸轮副压力角，改善主轴激振器的动力传递性能，并可通过改变输入运动的转速实现输出振动调频的内凸轮式主轴激振驱动器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括箱体及端盖，箱体内装有带轴承的支撑法兰以及带有轴承、轴承和密封圈的转臂，箱体内还设有一个内凸轮，内凸轮装在支撑法兰上，并与凸轮输入轴连接，其特点是，转臂的一端穿过箱体底面的中心孔与摆杆相配合，转臂的另一端与系杆相配合，摆杆安装在系杆上。

本实用新型的另一特点是：摆杆和转臂相互啮合；摆杆为一具有三个平行孔的半封闭框架式结构，可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；内凸轮为具有连续多峰谷“升——降——升”规律的内廓线型；系杆为封闭框架式结构，也可为悬臂销结构，其大端设有凹槽，轴端可制成单键或花键；系杆、凸轮输入轴、内凸轮、转臂同轴式布置；摆杆、系杆、转臂、滚轮置于内凸轮的空腔内；系杆上设有轴承、间隔套及定距套，凸轮输入轴上设有轴承；转臂与内凸轮之间还设置有轴承和滚轮；摆杆和转臂还可以通过设置在其滑槽内的摇块相联接。

由于本实用新型采用了内凸轮齿轮式(或内凸轮摇块式)传动原理，从而有效地减小了内凸轮副压力角，大大改善了主轴激振器的动力传递性能，由内凸轮机构与齿轮机构(或摇块机构)构成的内凸轮齿轮组合机构(或内凸轮摇块组合机构)是一个两自由度组合机构，分别给内凸轮和行星架组件输入一个匀速转动，激振驱动器主轴就能实现W＝W_H+W_A×Sin(a×t)运动规律输出。

四、附图说明

图1是本实用新型的结构纵向剖面图；

图2是本实用新型实施例1的横向剖面图；

图3是本实用新型实施例2的横向剖面图。

五、具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

实施例1，参见图1，2，本实用新型包括箱体9和端盖6，箱体9内设置有带轴承20的支撑法兰10以及带轴承19、轴承21和密封圈12的转臂15，转臂15的一端穿过箱体9底面的中心孔，转臂15的另一端与系杆1相配合，箱体9内还设置有一个内凸轮8，内凸轮8为一具有连续多峰谷“升—降—升”规律的内廓线型式，内凸轮8设置在支撑法兰10上，并与凸轮输入轴4连接，轴承3、轴承18、间隔套5及定距套2设置在系杆1上，系杆1为封闭框架式结构，也可为悬臂销结构，其上设置有轴承孔，轴端可制成单键或花键，凸轮输入轴4上设置有轴承7，摆杆14通过销轴13安装在系杆1上，转臂15与内凸轮8之间还设置有轴承17和滚轮16，轴承3、轴承17和轴承18为滚动或滑动轴承，系杆1、凸轮输入轴4、内凸轮8、转臂15为同轴式布置，摆杆14及系杆1、转臂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力封闭结构，也可以做成不带弹性部分的结构，且摆杆14上设置有与转臂15相啮合的扇形齿轮。

实施例2，参见图1，3，在本实施例中摆杆14与转臂15通过设置在其滑槽内的摇块11相联接。也可以将滑槽制作在转臂15上、摇块11与摆杆14相联接。其它零部件及零部件的联接关系同实施例1。

本实用新型的工作原理如下：当给内凸轮8输入一个匀速转动而系杆1不动时，转臂15实现回转振动；当同时给内凸轮8和系杆1输入一个同向等速转动W_H时，则系杆1、摆杆14、滚轮16、转臂15相对静止，一体匀速转动。当内凸轮8的输入转速为w₁，系杆1的转速为W_H(W₁≠W_H)，则转臂15的运动规律对于实施例1必为：W＝W_H+W_A×Sin(a×t)；对于实施例2近似为：W＝W_H+W_A×Sin(a×t)。其中a＝k(w₁-w_H)/2π是由结构参数内凸轮的峰谷数k和运动参数(w₁-w_H)决定的系数；W_A是由结构参数内凸轮8的升程和齿轮的齿数或摇块的杆件长度决定的系数；

本实用新型采用同轴式布置，置内凸轮摆杆与齿轮机构(或摇块机构)于内凸轮的空腔内，结构简单、体积小重量轻。可以作为独立的驱动器使用，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)；该组合机构中由于采用了齿轮机构(或摇块机构)，故内凸轮机构的压力角可以作到尽可能小；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匀速转动，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 (10)

1、一种内凸轮式主轴激振驱动器，包括箱体[9]及端盖[6]，箱体[9]内装有带轴承[20]的支撑法兰[10]以及带有轴承[19]、轴承[21]和密封圈[12]的转臂[15]，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，其特征在于：转臂[15]的一端穿过箱体[9]底面的中心孔与摆杆[14]相配合，转臂[15]的另一端与系杆[1]相配合，摆杆[14]安装在系杆[1]上。

2、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所说的摆杆[14]和转臂[15]相互啮合。

3、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所说的摆杆[14]为一具有三个平行孔的半封闭框架式结构，可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。

4、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所述内凸轮[8]为具有连续多峰谷“升——降——升”规律的内廓线型。

5、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所述的系杆[1]为封闭框架式结构，也可为悬臂销结构，其大端设有凹槽，轴端可制成单键或花键。

6、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所述系杆[1]、凸轮输入轴[4]、内凸轮[8]、转臂[15]同轴式布置。

7、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所述摆杆[14]、系杆[1]、转臂[15]、滚轮[16]置于内凸轮[8]的空腔内。

8、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所说的系杆[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]。

9、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所说的转臂[15]与内凸轮[8]之间还设置有轴承[17]和滚轮[16]。

10、根据权利要求1所述的内凸轮式主轴激振驱动器，其特征在于：所述的摆杆[14]和转臂[15]还可以通过设置在其滑槽内的摇块[11]相联接。

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