多功能数控超声加工机床设计.pdf

《多功能数控超声加工机床设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、／一I、数控技7l多功能数控超声加工机J末设计何建文，连海山，郭钟宁，张永俊，赵文凤(广东工业大学，广东广州510006)声加工的原理．对多功能数控超声加工机床各组成部分的设计进行了详细的阐述。研制出的机床可以进行磨削钻孔、超声铣削和超声雕刻四种超声加工试验，并在多功能机床上做了磨料冲击加工试验，以及超声磨削孔加工的对比试验关键词：旋转超声加工；超声加工机床；超声振动系统；超声加工试验中圈分类号：TG663文献标识码：A文章编号：1009—9492(2011)0l一0013—031引言超声加丁是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀

2、作用来去除材料，或给工具或件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使丁件相互结合的加方法[1-3]。超声加工分为传统超声加l丁和回转超声加_[，回转超声加工是在传统超声加工的基础上发展而来的。时至今日，回转超声振动加工已被公认为是一种加工脆性材料的高效低成本的加工方法，它与传统的加工方法相比具有加工速度快、加工精度高、加T质量好和工具头磨损小等特点I4]。2回转超声加工原理回转超声加工是在传统超声加T的基础上加上旋转运动．其原理如图l所示。超声波发生器将工频交流电阁1旋转超声加工原理网转化为高频电震荡，通过换能器转化为高频机械振动。变幅杆的作用是将换能器传过来的微幅振动进

3、行振幅放3．1主传动系统大，然后传给工具头，使工具头做高频的纵向振动，工主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，是超具头做高频纵振的同时随主轴做旋转运动。在高频振动声加工机床的一个重要部分。机床的主传动系统总体方案和旋转运动复合下，钎焊在工具头端部的金刚石颗粒对结构如图3所示．主轴组件和伺服电机采用齿形同步带传工件进行冲击、抛磨和空化．以达到去除工件材料的目动．可有效地提高机床的传动速度，降低机床振动和噪的。音：刀柄通过打刀缸进行紧同，利用气动按钮可很方便更3多功能数控超声加工机床设计换刀柄；超声振动系统安装在刀柄上，当刀柄旋转时，可依据回转超声加工的原理。广东工业大学自行研制了通过

4、碳刷传递电信号给超声振动系统；各部件均安装在主一台多功能数控超声加工机床。机床实体如图2所示。该轴箱中，再将主轴箱紧固在Z向传动工作台上。机床包括主传动系统、进给传动系统、数控系统、床身、3．2进给传动系统丁作台、工作液循环系统和超声振动系统。数控机床的伺服进给系统一般由驱动控制单元、驱动收稿日期：2010—10～18技术示．工作台由支架、振动系统、T型台等部件构成。根据不同的加工需求．可以将工件固定在T型台或超声振动系统上。T型台超声振动系统图4工作台三维图图2多功能数控超声加工机床实体图3．5工作液循环系统工作液循环系统的主要作用是对工件、T具进行冷却，并带走大量的碎屑和切削热。机

5、床采用大流量叶片泵强制将工作液直接浇在被加工T件上，从而提高加工效率。减小温升．延长刀具使用寿命。工作液主要采用去离子水．若进行磨料冲击加工时，需采用带有金刚石磨粒的工作液。工作液有中喷和外喷两种工作方式，其中中喷工作液有利于主轴系统散热，提高换能器的工作性能，延长其寿命。3．6超声振动系统超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成，是超声设备的核心部分[6j。机床设计了工具超声纵振系统、工具超声扭振系统和工作台超声纵振系统三个超声1．打刀缸2．主轴箱3．主轴组件4．刀柄组件5．超声振振动系统．其共振频率分别为24kHz、30kHz、17kHz。工动系统6．同步带7．主轴伺服电机具

6、超声纵振系统和工具超声扭振系统的工具头和变幅杆之图3主传动系统总体结构方案图间均采用可拆卸的螺纹连接结构，有利于更换工具头。工具超声纵振系统的实体如图5所示。元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节组成[5]。本机床采用伺服电机驱动的半闭环进给伺服系统，l，轴伺螺杆服电机功率为300W，Z轴负载较大，功率选为1．5kW；滚换能器珠丝杠作为进给运动的执行元件，导轨采用的是塑料滑动导轨。3．3床身机床床身是机床的一个重要基础部件。床身的静态和变幅杆动态性能．直接影响到被加工零件的质量。机床的底座采用箱体结构．箱体中采用合理布置的筋板结构，大大减轻床身的重量．并且获得高的静刚度和适当的固有频

7、率。床圆形工具身采用树脂砂T艺，用优质铸铁一体铸造而成，刚性高，抗震性好，运行平稳，经久耐用，不易变形。3．4工作台工作台是装夹工件的部分。工作台要安装超声振动系统，其结构与传统的数控机床工作台区别较大。如图4所图5纵振系统实体图数控4超声加工机床功能加T结果如7和罔8所示。多功能数控超声加工机床可用于磨料冲击加工、超声6结论钻削加T、超声磨削加工以及超声铣削加工。主轴不转机床各功能部件的结构设计合理，功能齐全，可以在时．钎焊有金刚石颗粒的正三