一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，包括銑刀，該銑削主軸包括縱向超聲振動(dòng)裝置、橫向超聲振動(dòng)裝置、套環(huán)，所述縱向超聲振動(dòng)裝置通過(guò)套環(huán)與所述橫向超聲振動(dòng)裝置相連，所述銑刀固定在所述縱向超聲振動(dòng)裝置上；通過(guò)縱向超聲振動(dòng)和橫向超聲振動(dòng)的復(fù)合，改變主軸的振動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)二維橢圓振動(dòng)，在主軸平行移動(dòng)切除材料的過(guò)程中，能夠降低甚至消除工具頭的徑向力，使主軸更加穩(wěn)定，銑削更加順暢，提高銑削效率，減少崩邊厚度，提高工件尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】 一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲銑削主軸，尤其是一種復(fù)合兩種超聲振動(dòng)的超聲振動(dòng)銑削主軸。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，硬脆材料(如紅外光學(xué)晶體、工程陶瓷、光學(xué)玻璃、石英、硅晶體等)在航空航天、精密機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)、電子等行業(yè)被廣泛應(yīng)用，它具有良好的熱穩(wěn)定性和耐磨性，但這些優(yōu)越性能不利于其高效、低成本制造。超聲波加工被認(rèn)為是加工硬脆材料的最佳工藝手段之一，可以加工復(fù)雜的三維型腔，而傳統(tǒng)的超聲波加工需要制作與被加工型腔凹凸相反的工具，工具的制作復(fù)雜、磨損嚴(yán)重，加工精度無(wú)法保證，并且工具的加工成本高、周期長(zhǎng)，加工效率低，嚴(yán)重影響了超聲波的廣泛應(yīng)用。
[0003]超聲波銑削是利用簡(jiǎn)單形狀的工具實(shí)現(xiàn)三維復(fù)雜型腔的加工，而且工具的制作簡(jiǎn)單，工具與工件之間的宏觀作用力小，工具的損耗可以得到補(bǔ)償，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]現(xiàn)有的超聲波銑削是利用工具的縱向振動(dòng)來(lái)去除材料，主軸只能實(shí)現(xiàn)縱向振動(dòng)，在主軸平行移動(dòng)切除材料的過(guò)程中，工具頭會(huì)產(chǎn)生徑向力，在邊緣部位會(huì)發(fā)生崩邊現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了工件尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量，影響主軸的穩(wěn)定性，并且切削效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，其能有效的減小超聲銑削加工過(guò)程中的崩邊厚度，提高工件尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，包括銑刀，該銑削主軸包括縱向超聲振動(dòng)裝置、橫向超聲振動(dòng)裝置、套環(huán)，所述縱向超聲振動(dòng)裝置通過(guò)套環(huán)與所述橫向超聲振動(dòng)裝置相連，所述銑刀固定在所述縱向超聲振動(dòng)裝置上；通過(guò)縱向超聲振動(dòng)和橫向超聲振動(dòng)的復(fù)合，改變主軸的振動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)二維橢圓振動(dòng)，在主軸平行移動(dòng)切除材料的過(guò)程中，能夠降低甚至消除工具頭的徑向力，使主軸更加穩(wěn)定，銑削更加順暢，提高銑削效率，減少崩邊厚度，提高工件尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量。
[0007]作為本發(fā)明所述一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的優(yōu)選實(shí)施方式，所述縱向超聲振動(dòng)裝置包括變幅桿1、下端蓋、支撐座、上端蓋、刀柄、超聲換能器I;所述銑刀連接在所述變幅桿I的下端，所述變幅桿I上固定連接有所述套環(huán)，所述變幅桿I與所述超聲換能器I連接，所述超聲換能器I固定在所述刀柄上，所述刀柄通過(guò)軸承固定在所述支撐座內(nèi)，所述支撐座的上端連接有所述上端蓋，所述支撐座的下端連接有所述下端蓋。
[0008]作為本發(fā)明所述一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的優(yōu)選實(shí)施方式，所述橫向超聲振動(dòng)裝置包括雙頭螺柱、變幅桿I1、超聲換能器II ;所述雙頭螺柱的一端與所述套環(huán)螺紋連接，所述雙頭螺柱的另一端與所述變幅桿II的一端螺紋連接，所述變幅桿II的另一端與所述超聲換能器II連接。
[0009]作為本發(fā)明所述一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的優(yōu)選實(shí)施方式，還包括L型支撐架、固定架；所述L型支撐架的一端通過(guò)螺栓連接在所述支撐座上，所述L型支撐架的另一端設(shè)置有豎直凸緣，所述豎直凸緣與所述固定架活動(dòng)連接，所述超聲換能器II固定在所述固定架上山型支撐架與固定架活動(dòng)連接，通過(guò)L型支撐架上的豎直凸緣能夠保證固定架在L型支撐架上豎直移動(dòng)，通過(guò)改變橫向超聲振動(dòng)的位置，可以使二維橢圓振動(dòng)的長(zhǎng)短軸的比例發(fā)生變化，借此改變二維振動(dòng)的模式，根據(jù)加工方式(粗加工、中加工、精加工)、切削深度、主軸的平動(dòng)速度、工件的材料等因素來(lái)調(diào)整橫向超聲振動(dòng)的位置。
[0010]作為本發(fā)明所述一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的優(yōu)選實(shí)施方式，還包括鎖緊手柄，所述鎖緊手柄設(shè)置在所述固定架上，所述鎖緊手柄用于將所述固定架鎖緊在所述L型支撐架上；通過(guò)L型支撐架上的豎直凸緣能夠保證固定架在L型支撐架上豎直移動(dòng)，當(dāng)固定架在L型支撐架上移動(dòng)到一定位置，通過(guò)鎖緊手柄將固定架固定。
[0011]作為本發(fā)明所述一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的優(yōu)選實(shí)施方式，所述超聲換能器I通過(guò)螺栓固定在所述刀柄上。
[0012]作為本發(fā)明所述一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的優(yōu)選實(shí)施方式，所述支撐座上具有法蘭結(jié)構(gòu)，用來(lái)連接在機(jī)架上。
[0013]作為本發(fā)明所述一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的優(yōu)選實(shí)施方式，所述超聲換能器II通過(guò)螺栓固定在所述固定架上。
[0014]另外，本發(fā)明還提供了一種使用復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的超聲銑削加工裝置。
[0015]另外，本發(fā)明還提供了一種使用復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的超聲銑削加工方法。在實(shí)施超聲銑削加工方法時(shí)，根據(jù)要加工工件的材料、加工方式(粗加工、中加工、精加工)、切削深度、主軸的平動(dòng)速度等因素來(lái)調(diào)整橫向超聲振動(dòng)的位置，通過(guò)L型支撐架上的豎直凸緣能夠保證固定架在L型支撐架上豎直移動(dòng)，當(dāng)固定架在L型支撐架上移動(dòng)到一定位置，通過(guò)鎖緊手柄將固定架固定；通過(guò)改變橫向超聲振動(dòng)的位置，可以使二維橢圓振動(dòng)的長(zhǎng)短軸的比例發(fā)生變化，借此改變二維振動(dòng)的模式；在對(duì)工件的實(shí)際加工過(guò)程中，根據(jù)以上因素，對(duì)橫向超聲振動(dòng)進(jìn)行一個(gè)動(dòng)態(tài)的調(diào)整，進(jìn)而可以提高銑削效率，減少崩邊，提高工件的加工質(zhì)量。
[0016]本發(fā)明所述復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，通過(guò)縱向超聲振動(dòng)和橫向超聲振動(dòng)的復(fù)合，改變主軸的振動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)二維橢圓振動(dòng)，在主軸平行移動(dòng)切除材料的過(guò)程中，能夠降低甚至消除工具頭的徑向力，使主軸更加穩(wěn)定，銑削更加順暢，提高銑削效率，減少崩邊厚度，提高工件尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量。通過(guò)改變橫向超聲振動(dòng)的位置，可以使二維橢圓振動(dòng)的長(zhǎng)短軸的比例發(fā)生變化，借此改變二維振動(dòng)的模式，根據(jù)加工方式(粗加工、中加工、精加工)、切削深度、主軸的平動(dòng)速度、工件的材料等因素來(lái)調(diào)整橫向超聲振動(dòng)的位置，進(jìn)而進(jìn)一步的提高銑削效率，減少崩邊，提高工件的加工質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1中的A-A剖視圖。
[0019]圖中:銑刀1、變幅桿12、套環(huán)3、超聲換能器14、下端蓋5、支撐座6、軸承7、上端蓋8、刀柄9、L型支撐架10、固定架11、鎖緊手柄12、超聲換能器1113、變幅桿1114、雙頭螺柱15。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為更好的說(shuō)明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明一種復(fù)合振動(dòng)超聲統(tǒng)削主軸的一種實(shí)施例，如附圖1-2所不,一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，包括銑刀1，該銑削主軸包括縱向超聲振動(dòng)裝置、橫向超聲振動(dòng)裝置、套環(huán)3，所述縱向超聲振動(dòng)裝置通過(guò)套環(huán)3與所述橫向超聲振動(dòng)裝置相連，所述銑刀I固定在所述縱向超聲振動(dòng)裝置上。
[0022]所述縱向超聲振動(dòng)裝置包括變幅桿12、下端蓋5、支撐座6、上端蓋8、刀柄9、超聲換能器14 ;所述銑刀I連接在所述變幅桿12的下端，所述變幅桿14上連接有所述套環(huán)3，所述變幅桿12與所述超聲換能器14連接，所述超聲換能器14固定在所述刀柄9上，所述刀柄9通過(guò)軸承固定在所述支撐座6內(nèi)，所述支撐座6的上端連接有所述上端蓋5，所述支撐座6的下端連接有所述下端蓋5 ;所述超聲換能器12通過(guò)螺栓固定在所述刀柄9上。
[0023]所述橫向超聲振動(dòng)裝置包括雙頭螺柱、變幅桿1114、超聲換能器1113 ;所述雙頭螺柱的一端與所述套環(huán)3螺紋連接，所述雙頭螺柱的另一端與所述變幅桿1114的一端螺紋連接，所述變幅桿Π14的另一端與所述超聲換能器1113連接。
[0024]所述復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸還包括L型支撐架10、固定架11 ;所述L型支撐架10的一端通過(guò)螺栓連接在所述支撐座6上，所述L型支撐架10的另一端設(shè)置有豎直凸緣，所述豎直凸緣與所述固定架11活動(dòng)連接，所述超聲換能器1113固定在所述固定架11上；通過(guò)L型支撐架10上的豎直凸緣能夠保證固定架11在L型支撐架10上豎直移動(dòng)；所述支撐座6上具有法蘭結(jié)構(gòu)，用來(lái)連接在機(jī)架上；所述超聲換能器1114通過(guò)螺栓固定在所述固定架11上。
[0025]所述復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸還包括鎖緊手柄12，所述鎖緊手柄12設(shè)置在所述固定架11上，所述鎖緊手柄12用于將所述固定架11鎖緊在所述L型支撐架10上。通過(guò)L型支撐架10上的豎直凸緣能夠保證固定架11在L型支撐架10上豎直移動(dòng)，當(dāng)固定架11在L型支撐架10上移動(dòng)到一定位置，通過(guò)鎖緊手柄12將固定架11固定。通過(guò)改變橫向超聲振動(dòng)的位置，可以使二維橢圓振動(dòng)的長(zhǎng)短軸的比例發(fā)生變化，借此改變二維振動(dòng)的模式，根據(jù)加工方式(粗加工、中加工、精加工)、切削深度、主軸的平動(dòng)速度、工件的材料等因素來(lái)調(diào)整橫向超聲振動(dòng)的位置。
[0026]另外，本發(fā)明還提供了一種使用復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的超聲銑削加工裝置。
[0027]另外，本發(fā)明還提供了一種使用復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的超聲銑削加工方法。在實(shí)施超聲銑削加工方法時(shí)，根據(jù)要加工工件的材料、加工方式(粗加工、中加工、精加工)、切削深度、主軸的平動(dòng)速度等因素來(lái)調(diào)整橫向超聲振動(dòng)的位置，通過(guò)L型支撐架10上的豎直凸緣能夠保證固定架11在L型支撐架10上豎直移動(dòng)，當(dāng)固定架11在L型支撐架10上移動(dòng)到一定位置，通過(guò)鎖緊手柄12將固定架11固定；通過(guò)改變橫向超聲振動(dòng)的位置，可以使二維橢圓振動(dòng)的長(zhǎng)短軸的比例發(fā)生變化，借此改變二維振動(dòng)的模式；在對(duì)工件的實(shí)際加工過(guò)程中，根據(jù)以上因素，對(duì)橫向超聲振動(dòng)進(jìn)行一個(gè)動(dòng)態(tài)的調(diào)整，進(jìn)而可以提高銑削效率，減少崩邊，提高工件的加工質(zhì)量。
[0028]本發(fā)明中使用復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的超聲銑削方法、包括復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸的超聲銑削裝置、復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，都是通過(guò)縱向超聲振動(dòng)和橫向超聲振動(dòng)的復(fù)合，改變超聲銑削主軸的振動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)超聲銑削主軸二維橢圓振動(dòng)，在超聲銑削主軸平行移動(dòng)切除材料的過(guò)程中，橫向超聲振動(dòng)裝置能夠降低甚至消除工具頭的徑向力，使超聲銑削主軸更加穩(wěn)定，銑削更加順暢，提高銑削效率，減少崩邊厚度，提高工件尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量。通過(guò)改變橫向超聲振動(dòng)的位置，可以使二維橢圓振動(dòng)的長(zhǎng)短軸的比例發(fā)生變化，借此改變二維振動(dòng)的模式，根據(jù)加工方式(粗加工、中加工、精加工)、切削深度、主軸的平動(dòng)速度、工件的材料等因素來(lái)調(diào)整橫向超聲振動(dòng)的位置，進(jìn)而進(jìn)一步的提高銑削效率，減少崩邊，提高工件的加工質(zhì)量。
[0029]最后所應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，包括銑刀，其特征在于該銑削主軸包括縱向超聲振動(dòng)裝置、橫向超聲振動(dòng)裝置、套環(huán)，所述縱向超聲振動(dòng)裝置通過(guò)套環(huán)與所述橫向超聲振動(dòng)裝置相連，所述銑刀固定在所述縱向超聲振動(dòng)裝置上。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，其特征在于，所述縱向超聲振動(dòng)裝置包括變幅桿1、下端蓋、支撐座、上端蓋、刀柄、超聲換能器I ;所述銑刀連接在所述變幅桿I的下端，所述變幅桿I上固定連接有所述套環(huán)，所述變幅桿I與所述超聲換能器I連接，所述超聲換能器I固定在所述刀柄上，所述刀柄通過(guò)軸承固定在所述支撐座內(nèi)，所述支撐座的上端連接有所述上端蓋，所述支撐座的下端連接有所述下端蓋。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合振動(dòng)超聲銑削主軸，其特征在于，所述橫向超聲振動(dòng)裝置包括雙頭螺柱、變幅桿I1、超聲換能器II;所述雙頭螺柱的一端與所述套環(huán)螺紋連接，所述雙頭螺柱的另一端與所述變幅桿II的一端螺紋連接，所述變幅桿II的另一端與所述超聲換能器II連接。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合超聲振動(dòng)銑削主軸，其特征在于，還包括L型支撐架、固定架；所述L型支撐架的一端通過(guò)螺栓連接在所述支撐座上，所述L型支撐架的另一端設(shè)置有豎直凸緣，所述豎直凸緣與所述固定架活動(dòng)連接，所述超聲換能器II固定在所述固定架上。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合超聲振動(dòng)銑削主軸，其特征在于，還包括鎖緊手柄，所述鎖緊手柄設(shè)置在所述固定架上，所述鎖緊手柄用于將所述固定架鎖緊在所述L型支撐架上。
6.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合超聲振動(dòng)銑削主軸，其特征在于，所述超聲換能器I通過(guò)螺栓固定在所述刀柄上。
7.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合超聲振動(dòng)銑削主軸，其特征在于，所述支撐座上具有法蘭結(jié)構(gòu)，用來(lái)連接在機(jī)架上。
8.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合超聲振動(dòng)銑削主軸，其特征在于，所述超聲換能器II通過(guò)螺栓固定在所述固定架上。
9.一種超聲銑削加工裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求1-8任一所述的復(fù)合超聲振動(dòng)銑削主軸。
10.一種超聲銑削加工方法，其特征在于使用如權(quán)利要求1-8任一所述的復(fù)合超聲振動(dòng)銑削主軸。
【文檔編號(hào)】B28D1/00GK104309003SQ201410504235
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】唐勇軍, 楊軍, 許俊, 胡紅斐, 張永俊, 郭鐘寧 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)