发明名称 一种高低频复合扭转振动攻丝装置
摘要 本发明公开了一种高低频复合扭转振动攻丝装置,其包括有主轴机构、超声换能振动组件、浮动组件和伺服电机。超声换能振动组件置于主轴机构内,伺服电机安装在浮动组件的支撑板上,浮动组件安装在主轴机构的主轴箱的安装板面上。该扭转振动攻丝装置能够适用于低频60Hz以下、高频16kHz以上的高低频复合扭转振动攻丝,是将伺服电机提供的低频扭转振动和超声换能振动组件提供的高频扭转振动相结合,从而实现刀具的高低频复合扭转振动攻丝,简化了装置结构,提高了设备精度。通过设置X向浮动组件和Y向浮动组件实现刀具的径向浮动,避免在加工中产生较大的径向力,花键系组件提供了刀具的主轴轴向浮动实现扭转振动攻丝装置的柔性加工。
申请公布号 CN101633064A 申请公布日期 2010.01.27
申请号 CN200910091126.3 申请日期 2009.08.12
申请人 北京航空航天大学 发明人 张德远;卢慧敏;李光军;姜兴刚;韩凤起
分类号 B23G1/16(2006.01)I 主分类号 B23G1/16(2006.01)I
代理机构 北京永创新实专利事务所 代理人 周长琪
主权项 1、一种高低频复合扭转振动攻丝装置,其特征在于:包括有主轴机构(1)、超声换能振动组件(2)、浮动组件(3)和伺服电机(4);主轴机构(1)包括有主轴箱(11)、辅助进给组件(12)、主轴套筒(13)、操作面板(14)、花键系组件(15)、压盖(16)、伸缩连接件(17);超声换能振动组件(2)包括有前盖体(21)、后盖体(26)、套筒(22)、导电滑环(28)、刀杆(2A)、A压电驱动源(2C)、B压电驱动源(2B)、滚珠轴承(27)、上端盖(25)和下端盖(24);浮动组件(3)包括有T形套(31)、X向浮动组件(32)、Y向浮动组件(33)、浮动上板(35)、浮动下板(36)、A滑杆(38)和B滑杆(39);主轴箱(11)的安装板面(11a)的中心设有A通孔(11d),A通孔(11d)用于放置齿条套筒(12a);安装板面(11a)的四个角上设有四个螺纹孔(11m),该四个螺纹孔(11m)分别与浮动下板(36)上的A连接耳(366)、B连接耳(367)、C连接耳(368)和D连接耳(369)配合,然后通过四个螺钉实现将浮动下板(36)安装在主轴箱(11)的安装板面(11a)上;安装板面(11a)上设有C通孔(11h),该C通孔(11h)内安装有A导向套(1e),A导向套(1e)套接在位置指标杆(1a)上;位置指标杆(1a)的上端顺次穿过C通孔(11h)、A导向套(1e);主轴箱(11)的前端面(11c)的上下分别设有上卡槽(11j)、下卡槽(11k),上卡槽(11j)、下卡槽(11k)用于卡合安装行程显示表(1b);操作面板(14)安装在主轴箱(11)的前端面(11c)上;主轴箱(11)的后端面为法兰连接盘(11b),该法兰连接盘(11b)用于与机床连接;主轴箱(11)的A侧板面(11e)上设有B通孔(11g),该B通孔(11g)内安装有A滚珠轴承(12g),A滚珠轴承(12g)套接在齿轮轴(12e)的一端上,且齿轮轴(12e)的一端与手轮(12c)的连接头连接;主轴箱(11)的B侧板面(11f)上设有P通孔(11p),该P通孔(11p)内安装有B滚珠轴承(12h),B滚珠轴承(12h)套接在齿轮轴(12e)的另一端上,且齿轮轴(12e)的另一端上安装有辅助进给组件(12)的卷簧碗(12d);主轴箱(11)的底板面(11n)上设有Q通孔(11q)、D通孔(11i),该D通孔(11i)内安装有B导向套(1f),B导向套(1f)套接在位置指标杆(1a)上;位置指标杆(1a)的下端顺次穿过D通孔(11i)、A导向套(1e);该Q通孔(11q)内安装有压盖(16);辅助进给组件(12)包括有齿条套筒(12a)、手轮(12c)、齿轮(12f)、齿轮轴(12e)、卷簧碗(12d)、A滚珠轴承(12g)和B滚珠轴承(12h);齿轮(12f)、卷簧碗(12d)、A滚珠轴承(12g)和B滚珠轴承(12h)套接在齿轮轴(12e)上;辅助进给组件(12)的齿条套筒(12a)上设有止转槽(12j)、齿条(12i),齿条(12i)与齿轮(12f)啮合;齿条套筒(12a)上端部的A锥面(12b)与T形套(31)的复位圆盘(313)的B锥面(313a)接触;辅助进给组件(12)的齿轮轴(12e)的一端上连接有手轮(12c)的连接头,齿轮轴(12e)的另一端顺次穿过A滚珠轴承(12g)、齿轮(12f)、B滚珠轴承(12h)、卷簧碗(12d);齿轮轴(12e)的一端由主轴箱(11)的A侧板面(11e)上的B通孔(11g)支撑,齿轮轴(12e)的另一端由主轴箱(11)的B侧板面(11f)上的P通孔(11p)支撑;花键系组件(15)包括有花键轴(15c)、花键套(15d)、弹簧(15b)、弹簧堵头(15a)和联轴器15e);弹簧(15b)套接在花键轴(15c)上,花键轴(15c)的上端安装有弹簧堵头(15a),花键轴(15c)的下端穿过花键套(15d)后连接在联轴器(15e)上,花键轴(15c)、弹簧(15b)、弹簧堵头(15a)和花键套(15d)的连接形成花键系,该花键系置于主轴套筒(13)的E通孔(13a)内;花键系组件(15)的花键套(15d)与主轴套筒(13)的主轴座(13d)连接;主轴套筒(13)上设有A凸圆面(13b)、B凸圆面(13c),主轴套筒(13)的下端是主轴座(13d);主轴套筒(13)的中心为E通孔(13a),该E通孔(13a)内放置有花键系组件;主轴座(13d)与花键套(15d)连接;A凸圆面(13b)上套接有A滚珠轴承(34a),B凸圆面(13c)上套接有B滚珠轴承(34b),套接有A滚珠轴承(34a)和B滚珠轴承(34b)的主轴套筒(13)置于T形套(31)的L通孔(315)内;伸缩连接件(17)的一端连接在位置指示杆(1a)的下端,伸缩连接件(17)的另一端连接在A滑杆(38)的下端;主轴机构(1)的操作面板(14)上安装有一个行程显示表(1b)、多个按钮(1c),行程显示表(1b)用于显示当前攻丝深度,多个按钮(1c)与控制柜配合用于控制攻丝装置的启停与工作模式的调节;操作面板(14)上设有F通孔(141),F通孔(141)的左边设有长方形通孔(142),F通孔(141)的右边设有多个圆形通孔(143);F通孔(141)用于安装行程显示表(1b);长方形通孔(142)用于行程指示块(1d)在其内上下滑动;圆形通孔(143)内安装有按钮(1c);前盖体(21)上对称设有A支臂(21A)、B支臂(21B),A支臂(21A)与B支臂(21B)之间设有G通孔(21C),该G通孔(21C)贯穿前盖体(21);该G通孔(21C)用于刀杆(2A)穿过;前盖体(21)的外圆面(21D)上套接有滚珠轴承(27);后盖体(26)上对称设有A连接端(26A)、B连接端(26B),A连接端(26A)与B连接端(26B)之间设有K通孔(26D),该K通孔(26D)用于刀杆(2A)穿过;导电滑环(28)安装在后盖体(26)的圆盘(26C)上;前盖体(21)的A支臂(21A)与后盖体(26)的A连接端(26A)之间放置有A压电驱动源(2C),A支臂(21A)、A连接端(26A)和A压电驱动源(2C)通过A组螺钉(2D)实现连接;前盖体(21)的B支臂(21B)与后盖体(26)的B连接端(26B)之间放置有B压电驱动源(2B),B支臂(21B)、B连接端(26B)和B压电驱动源(2B)通过B组螺钉(2E)实现连接;套筒(22)作为超声振动组件(2)的外壳,套筒(22)的中心设有J通孔(22E);套筒(22)的上端外圆面上对称设有A凸耳(22A)、B凸耳(22B);A凸耳(22A)上设有H通孔(22C),该H通孔(22C)用于A滑杆(38)穿过;B凸耳(22B)上设有I通孔(22D),该I通孔(22D)用于B滑杆(39)穿过;套筒(22)的上端安装有上端盖(25),套筒(22)的下端安装有下端盖(24);上端盖(25)的中心设有O通孔(251),该O通孔(251)用于刀杆(2A)穿过;上端盖(25)安装在套筒(22)的上端;下端盖(24)的中心设有R通孔(241),该R通孔(241)用于前盖体(21)的前端穿过;下端盖(24)安装在套筒(22)的下端;刀杆(2A)的螺纹连接端顺次穿过上端盖(25)的O通孔(251)、后盖体(26)的K通孔(26D)、前盖体(21)的G通孔(21C)后,伸出前盖体(21),并在螺纹端上连接螺帽(23),螺帽(23)内安装有弹簧夹头,该弹簧夹头用于装夹刀具(5);T形套(31)为一体成型件;T形套(31)的上端是支撑板(312),T形套(31)的下端是导向圆盘(314),支撑板(312)与导向圆盘(314)之间是套筒(311);套筒(311)的外缘上设有复位圆盘(313),该复位圆盘(313)的B锥面(313a)与齿条套筒(12a)上端的A锥面(12b)接触,在手轮(12c)向上运动时,使浮动组件(3)复位;T形套(31)的中心设有L通孔(315),该L通孔(315)用于主轴套筒(13)穿过;T形套(31)的支撑板(312)的四个边角上设有多个S通孔(312a),该S通孔(312a)用于实现T形套(31)与X向浮动组件(32)的四个带座轴承的安装;支撑板(312)的L通孔(315)的外缘设有B螺纹孔(312b),该B螺纹孔(312b)用于实现伺服电机(4)的机壳与支撑板(312)的安装;导向圆盘(314)上对称开有A光孔(314a)、B光孔(314b);A光孔(314a)内安装有A直线轴承(38a),A直线轴承(38a)套接在A滑杆(38)上,该A直线轴承(38a)与A滑杆(38)形成滚动直线导套副;B光孔(314b)内安装有B直线轴承(39a),B直线轴承(39a)套接在B滑杆(39)上,该B直线轴承(39a)与B滑杆(39)形成滚动直线导套副;浮动上板(35)为四方形框结构,在浮动上板(35)的A板面(35a)上设有C光孔(351)、D光孔(352);在浮动上板(35)的B板面(35b)上设有E光孔(353)、F光孔(354);C光孔(351)用于安装A导杆(321)的一端,F光孔(354)用于安装A导杆(321)的另一端;D光孔(352)用于安装B导杆(322)的一端,E光孔(353)用于安装B导杆(322)的另一端;在浮动上板(35)的底板面(35c)的中心设有M通孔(355),该M通孔(355)用于T形套(31)的套筒(311)穿过,M通孔(355)的四周设有四组通孔,该四组通孔分别与E带座轴承(333)、F带座轴承(334)、G带座轴承(335)和H带座轴承(336)上的螺纹孔相配合,从而实现将E带座轴承(333)、F带座轴承(334)、G带座轴承(335)和H带座轴承(336)分别安装在浮动上板(35)的底板面(35c)的底部上;浮动下板(36)为四方形框结构,在下浮动板(36)的C板面(36a)上设有I光孔(363)、J光孔(364);在下浮动板(36)的D板面(36b)上设有G光孔(361)、H光孔(362);I光孔(363)用于安装C导杆(331)的一端,G光孔(361)用于安装C导杆(331)的另一端;J光孔(364)用于安装D导杆(332)的一端,H光孔(362)用于安装D导杆(332)的另一端;在浮动下板(36)的底板面(36c)的中心设有N通孔(365),该N通孔(365)用于T形套(31)的套筒(311)穿过;在浮动下板(36)的底板面(36c)的四个角上分别设有A连接耳(366)、B连接耳(367)、C连接耳(368)和D连接耳(369),该四个连接耳分别与主轴箱(11)的安装面(11a)上的四个螺纹孔(11m)相配合,从而实现浮动下板(36)与主轴箱(11)的连接;X向浮动组件(32)包括有A导杆(321)、B导杆(322)、A带座轴承(323)、B带座轴承(324)、C带座轴承(325)和D带座轴承(326);A带座轴承(323)与B带座轴承(324)套接在A导杆(321)上后,A导杆(321)的一端安装在浮动上板(35)的F光孔(354)内,A导杆(321)的另一端安装在浮动上板(35)的C光孔(351)内;C带座轴承(325)与D带座轴承(326)套接在B导杆(322)上后,B导杆(322)的一端安装在上浮动板(35)的E光孔(353)内,B导杆(322)的另一端安装在上浮动板(35)的D光孔(352)内;Y向浮动组件(33)包括有C导杆(331)、D导杆(332)、E带座轴承(333)、F带座轴承(334)、G带座轴承(335)和H带座轴承(336);E带座轴承(333)与G带座轴承(335)套接在C导杆(331)上后,C导杆(331)的一端安装在浮动下板(36)的G光孔(361)内,C导杆(331)的另一端安装在浮动下板(36)的I光孔(363)内;F带座轴承(334)与H带座轴承(336)套接在D导杆(332)上后,D导杆(332)的一端安装在下浮动板(36)的H光孔(362)内,D导杆(332)的另一端安装在下浮动板(36)的J光孔(364)内;伺服电机(4)的输出轴(41)安装在主轴套筒(13)的E通孔(13a)内,伺服电机(4)的机壳安装在支撑板(312)上。
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