基于2D阀控电液激振的振动拉削装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于2D阀控电液激振的振动拉削装置及其方法，该装置包括液压卧式内拉床、2D阀控电液激振器及拉刀，液压卧式内拉床内部设有与主油缸相连有主油路，2D阀控电液激振器包括配合连接的2D激振阀和激振缸，主油缸活塞杆固定在激振缸端盖上，激振缸端盖固定在激振缸缸筒上，激振缸缸筒内设置激振缸活塞，激振缸右侧出杆连接激振缸活塞和拉刀，主油缸、激振缸和拉刀串联连接，2D激振阀控制器电路与2D激振阀伺服控制器连接，PLC与2D激振阀伺服控制器连接。本发明专利技术通过在主油缸上串联了一个激振缸，使主油缸、激振缸和拉刀串联成一个整体，其目的是主运动(即拉削方向)施加主动振动，以达到降低拉削力、减少刀具磨损、提高拉削质量的目的。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振动拉削的
，具体涉及基于2D阀控电液激振的振动拉削装置及其方法。
技术介绍
拉削可以加工成各种截面形状的通孔及各种特殊形状的外表面。由于拉削速度较低，拉削过程平稳，切削层厚度薄而均匀，因此可获得较高的加工精度及较小的表面粗糙度，拉刀的使用寿命也较长。拉削加工方法在成批和大量生产中得到广泛应用。近年来，在小批生产中具有一定精度的花键孔、键槽等都采用拉削。按照拉床主运动方向，拉削可分为立式和卧式；按照拉刀相对于工件位置，拉削可分为内拉和外拉。实现拉削作业的机床叫拉床，按照驱动方式，可分为液压拉床和机械拉床，本专利主要针对液压拉床。日本公开了一种利用超声波振动辅助拉削加工键槽的专利，其思路是在连接主油缸和拉刀夹刀座上设置超声振动器，令拉刀中主运动方向产生额外的超声波振动，令叶片槽两侧实现同时高精度加工。振动拉削为新型拉削技术的开发提供了新的思路，但是相关文献报道鲜见报端。主要原因是超声波激振器产生的振动功率小，不能满足振动拉削的要求。本专利引入浙工大阮健教授提出的2D阀控电液激振器，其结构原理如图2所示(详见：阮健、李胜、裴翔等，2D阀控电液激振器，机械工程学报，2009，45(11)：125-132)，大幅度提高了激振频率，最高激振频率已达1250Hz，满足振动拉削的高频大推力微幅的激振需求。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术中拉削精度低及拉刀寿命短的问题，提供了基于2D阀控电液激振的振动拉削装置及其方法。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，包括液压卧式内拉床、2D阀控电液激振器及拉刀，液压卧式内拉床内部设有主油路，2D阀控电液激振器包括配合连接的2D激振阀和激振缸，其特征在于主油路与主油缸相连，主油缸缸筒安装在机床机构件上，主油缸活塞杆通过螺母固定在激振缸端盖上，激振缸端盖通过螺钉固定在激振缸缸筒上，激振缸活塞设置在激振缸缸筒内并与激振缸右侧出杆一端连接，激振缸右侧出杆另一端连接拉刀，主油缸、激振缸和拉刀串联连接，2D激振阀控制器电路与2D激振阀伺服控制器连接，PLC与2D激振阀伺服控制器连接，2D激振阀的阀芯具有旋转运动和轴向运动两个自由度，阀芯的旋转速度由交流伺服电机通过一对齿轮组进行控制，2D激振阀的阀芯台肩周向均与开设沟槽，其中相邻台肩上的沟槽相互错位，相邻沟槽的圆心角为θ，沟槽相互错位的错位角度为θ/2。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，其特征在于所述激振缸缸筒为双出杆油缸，由激振缸活塞分割成对称的左腔和右腔，激振缸活塞左侧连接激振缸左侧出杆，右侧连接激振缸右侧出杆，激振缸右侧出杆连接拉刀，激振缸左侧出杆不连接负载。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，其特征在于激振缸端盖上设有端盖沉孔，端盖沉孔的空间大于激振缸出杆行程。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，其特征在于激振缸缸筒为扁平状结构，且激振缸活塞的受力面积大于主油缸活塞的受力面积，激振缸与主油缸采用同一供油回路。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，其特征在于激振缸供油回路上连接溢流阀，提高供油压力。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置的振动拉削方法，其特征在于包括如下步骤：1)将激振缸串联在拉床主油缸和拉刀之间；2)将2D激振阀伺服控制器分别连接2D激振阀控制器电路与PLC；3)将工件装夹在拉床的工作台上，同时拉刀复位；4)由PLC向2D激振阀控制器发出脉冲，2D激振阀的阀芯在交流伺服电机的带动下开始运行；当阀芯在转动过程，转动至P口和A口沟通，B口和T口沟通时，激振缸左腔进油、右腔回油，激振缸活塞向右运动；当阀心旋转过θ/2角度时，P口和B口沟通，A口和T口沟通，激振缸右腔进油、左腔回油，液压缸活塞向左运动；当阀心在伺服电动机驱动下旋转时，激振缸活塞将作周期性的往复运动产生激振振动；5)同时主油缸的主油路动作,带动主油缸运动，主油缸的主动运动与步骤4)的激振缸振动相叠加，带动拉刀做振动拉削运动，对工件进行拉削；6)主油缸活塞杆带动主油缸活塞到达主油缸缸筒最左端时，拉削完成；主油缸信号器发出信号给PLC，PLC不再向2D激振阀伺服控制器发出脉冲，2D激振阀阀芯停止转动，阀芯处于中间位停止供油；7)步骤6)拉削完成的工件下料，主油缸回程，拉刀复位，准备下一轮振动拉削。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置的振动拉削方法，其特征在于振动拉削激振频率与激振缸固有频率比为0.1-0.2：1。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置的振动拉削方法，其特征在于激振缸固有频率ωh计算公式如式(1)所示： ω h = 4 β e A p m t v t - - - ( 1 ) ]]>其中：ωh为固有频率，βe为体积弹性模量，Ap为激振缸有效面积，激振缸缸筒围成的横截面积-活塞杆面积；mt-有效质量，激振缸活塞组件质量；vt-激振缸有效容积，左腔容积+右腔容积；所述βe为体积弹性模量，其计算公式如式(2)所示： β e = Δ P Δ v v - - - ( 2 ) ]]>其中：V为容器容积，ΔP在容积顶部施加的压力，Δv施压后容积压缩量。所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置的振动拉削方法，其特征在于激振缸除了要克服惯性力、粘性阻尼力，还要克服拉削力，考虑供油压力，激振缸的尺寸参数须满足如式(3)所示的动力学要求： ( φa 2 - φb 2 ) π 4 ( p 1 - p 2 ) - F b = m d 2 y 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，包括液压卧式内拉床、2D阀控电液激振器及拉刀(21)，液压卧式内拉床内部设有主油路，2D阀控电液激振器包括配合连接的2D激振阀(24)和激振缸(25)，其特征在于主油路与主油缸相连，主油缸缸筒(13)安装在机床机构件上，主油缸活塞杆(14)通过螺母(15)固定在激振缸端盖(16)上，激振缸端盖(16)通过螺钉(17)固定在激振缸缸筒(18)上，激振缸活塞(19)设置在激振缸缸筒(18)内并与激振缸右侧出杆(20)一端连接，激振缸右侧出杆(20)另一端连接拉刀(21)，主油缸、激振缸和拉刀(21)串联连接，2D激振阀控制器电路与2D激振阀伺服控制器连接，PLC与2D激振阀伺服控制器连接，2D激振阀的阀芯具有旋转运动和轴向运动两个自由度，阀芯的旋转速度由交流伺服电机通过一对齿轮组进行控制，2D激振阀的阀芯台肩周向均与开设沟槽，其中相邻台肩上的沟槽相互错位，相邻沟槽的圆心角为θ，沟槽相互错位的错位角度为θ/2。

【技术特征摘要】
1.基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，包括液压卧式内拉床、2D阀控电液激振器及拉刀(21)，液压卧式内拉床内部设有主油路，2D阀控电液激振器包括配合连接的2D激振阀(24)和激振缸(25)，其特征在于主油路与主油缸相连，主油缸缸筒(13)安装在机床机构件上，主油缸活塞杆(14)通过螺母(15)固定在激振缸端盖(16)上，激振缸端盖(16)通过螺钉(17)固定在激振缸缸筒(18)上，激振缸活塞(19)设置在激振缸缸筒(18)内并与激振缸右侧出杆(20)一端连接，激振缸右侧出杆(20)另一端连接拉刀(21)，主油缸、激振缸和拉刀(21)串联连接，2D激振阀控制器电路与2D激振阀伺服控制器连接，PLC与2D激振阀伺服控制器连接，2D激振阀的阀芯具有旋转运动和轴向运动两个自由度，阀芯的旋转速度由交流伺服电机通过一对齿轮组进行控制，2D激振阀的阀芯台肩周向均与开设沟槽，其中相邻台肩上的沟槽相互错位，相邻沟槽的圆心角为θ，沟槽相互错位的错位角度为θ/2。2.根据权利要求1所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，其特征在于所述激振缸缸筒(18)为双出杆油缸，由激振缸活塞(19)分割成对称的左腔和右腔，激振缸活塞(19)左侧连接激振缸左侧出杆(23)，右侧连接激振缸右侧出杆(20)，激振缸右侧出杆(20)连接拉刀(21)，激振缸左侧出杆(23)不连接负载。3.根据权利要求1所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，其特征在于激振缸端盖(16)上设有端盖沉孔，端盖沉孔的空间大于激振缸出杆行程。4.根据权利要求1所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，其特征在于激振缸缸筒(18)为扁平状结构，且激振缸活塞(19)的受力面积大于主油缸活塞的受力面积，激振缸(25)与主油缸采用同一供油回路。5.根据权利要求1所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置，其特征在于激振缸(25)供油回路上连接溢流阀，提高供油压力。6.一种利用权利要求1所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置的振动拉削方法，其特征在于包括如下步骤：1)将激振缸串联在拉床主油缸和拉刀(21)之间；2)将2D激振阀伺服控制器分别连接2D激振阀控制器电路与PLC；3)将工件(22)装夹在拉床的工作台上，同时拉刀(21)复位；4)由PLC向2D激振阀控制器发出脉冲，2D激振阀(24)的阀芯在交流伺服电机的带动下开始运行；当阀芯在转动过程，转动至P口和A口沟通，B口和T口沟通时，激振缸(25)左腔进油、右腔回油，激振缸活塞(19)向右运动；当阀心旋转过θ/2角度时，P口和B口沟通，A口和T口沟通，激振缸(25)右腔进油、左腔回油，液压缸活塞(19)向左运动；当阀心在伺服电动机驱动下旋转时，激振缸活塞(19)将作周期性的往复运动产生激振振动；5)同时主油缸的主油路动作，带动主油缸运动，主油缸的主动运动与步骤4)的激振缸(25)振动相叠加，带动拉刀(21)做振动拉削运动，对工件(22)进行拉削；6)主油缸活塞杆(14)带动主油缸活塞到达主油缸缸筒(13)最左端时，拉削完成；主油缸信号器发出信号给PLC，PLC不再向2D激振阀伺服控制器发出脉冲，2D激振阀(24)阀芯停止转动，阀芯处于中间位停止供油；7)步骤6)拉削完成的工件(22)下料，主油缸回程，拉刀(21)复位，准备下一轮振动拉削。7.根据权利要求6所述的基于2D阀控电液激振的振动拉削装置的振动拉削方法，其特征在于振动拉削激振频率与激振缸固有频率比为0.1-0.2：1。8.根据权利要求7所述的基于2...

【专利技术属性】
技术研发人员：应申舜，邢彤，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33