一种多功能超声振动辅助加工机床及其控制方法技术

本发明专利技术所涉及一种多功能超声振动辅助加工机床及其控制方法，与普通加工相比，超声振动辅助加工可以有效地降低切削力、减少刀具磨损、提高工件的表面加工精度和提高加工效率等优点。传统的超声振动大多是单一振动模式，随着超声振动辅助加工技术的应用领域不断扩大，传统的超声振动辅助加工机床已经不能满足实际生产需要，为了解决这以问题，本发明专利技术专利发明专利技术了一种多功能超声振动辅助加工机床及其控制方法，其可以同时实现轴向振动、周向振动以及圆锥摆振动以及工具旋转速度波动，为进一步利用超声振动辅助加工减小切削过程中的切削力、提高加工效率提供了便利，具有较高的应用价值。

A multifunctional ultrasonic vibration aided machining machine and its control method

The invention relates to a multi-functional ultrasonic vibration assisted machining machine tool and its control method. Compared with ordinary machining, the ultrasonic vibration assisted machining can effectively reduce cutting force, reduce tool wear, improve surface machining accuracy of workpiece and improve machining efficiency. The traditional ultrasonic vibration is mostly a single vibration mode. With the application of ultrasonic vibration assisted machining technology expanding, the traditional ultrasonic vibration assisted machining machine tool can no longer meet the actual production needs. To solve this problem, the invention patent invents a multi-functional ultrasonic vibration assisted machining machine tool and its application. The control method can realize axial vibration, circumferential vibration, conical pendulum vibration and tool rotation velocity fluctuation simultaneously. It provides convenience for further using ultrasonic vibration to assist machining to reduce cutting force and improve machining efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能超声振动辅助加工机床及其控制方法
本专利技术属于机械制造领域。
技术介绍
超声振动辅助加工属于高频断续切削，其属于先进加工制造技术，广泛应用于各个制造领域。与普通加工相比，超声振动辅助加工可以有效地降低切削力、减少刀具磨损、提高工件的表面加工精度和提高加工效率等优点。传统的超声振动大多是单一振动模式，随着超声振动辅助加工技术的应用领域不断扩大，传统的超声振动辅助加工机床已经不能满足实际生产需要，为了解决这以问题，本专利技术专利专利技术了一种多功能超声振动辅助加工机床及其控制方法，其可以同时实现轴向振动、周向振动以及圆锥摆振动以及工具旋转速度波动，为进一步利用超声振动辅助加工减小切削过程中的切削力、提高加工效率提供了便利，具有较高的应用价值。
技术实现思路
从现有的超声振动辅助加工机床的技术分析发现，当前的超声振动辅助加工通常采用单一的振动模式，不能满足日益增长的超声振动辅助加工的需要。本专利技术专利专利技术了一种多功能超声振动辅助加工机床及其控制方法，其可以同时实现轴向振动、周向振动以及圆锥摆振动。本专利技术主要采用如下技术方案实现：1.本机床主要本机床主要由床身1、X轴运动组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能超声振动辅助加工机床，本机床主要由床身(1)、X轴运动组件(2)、Y轴运动组件(3)、Z轴运动组件(4)、工具系统(5)组成。

【技术特征摘要】
1.一种多功能超声振动辅助加工机床，本机床主要由床身(1)、X轴运动组件(2)、Y轴运动组件(3)、Z轴运动组件(4)、工具系统(5)组成。2.根据权利要求1所述的一种多功能超声振动辅助加工机床，其特征在于：该机床主要由X轴电机(201)、X轴基体(202)、X轴联轴器(203)、X轴轴承座Ⅰ(204)、X轴导轨(205)、X轴滚珠丝杠(206)、X轴滑块(207)、X轴轴承座Ⅱ(208)、X轴风琴式防护罩(209)、Y轴电机(301)、Y轴基体(302)、Y轴联轴器(303)、Y轴轴承座Ⅰ(304)、Y轴导轨(305)、Y轴滑块(306)、Y轴滚珠丝杠(307)、Y轴轴承座Ⅱ(308)、Y轴风琴式防护罩(309)、Z轴电机(401)、Z轴基体(402)、Z轴联轴器(403)、Z轴轴承座Ⅰ(404)、Z轴导轨(405)、Z轴滚珠丝杠(406)、Z轴滑块(407)、Z轴轴承座Ⅱ(408)、Z轴风琴式防护罩(409)组成，Y轴电机(301)固定在Y轴基体(302)、组成，X轴电机(201)固定在X轴基体(202)上，X轴基体(202)固定在Y轴滑块(306)上，X轴联轴器(203)一端连接X轴电机(201)的输出轴上，X轴联轴器(203)另一端连接X轴滚珠丝杠(206)的动力输入端，X轴轴承座Ⅰ(204)固定在X轴基体(202)上，X轴轴承座Ⅱ(208)固定在X轴基体(202)上，X轴滚珠丝杠(206)的两端分别支承在X轴轴承座Ⅰ(204)、X轴轴承座Ⅱ(208)的座孔内，X轴滚珠丝杠(206)的螺母连接在X轴滑块(207)上，X轴导轨(205)固定在X轴基体(202)上，X轴导轨(205)的滑块固定在X轴滑块(207)，X轴风琴式防护罩(209)一端安装在X轴滑块(207)上，另一端安装在X轴基体(202)上，Y轴基体(302)固定在床身(1)上，Y轴联轴器(303)一端连接Y轴电机(301)的输出轴上，Y轴联轴器(303)另一端连接Y轴滚珠丝杠(307)的动力输入端，Y轴轴承座Ⅰ(304)固定在Y轴基体(302)上，Y轴轴承座Ⅱ(308)固定在Y轴基体(302)上，Y轴滚珠丝杠(307)的两端分别支承在Y轴轴承座Ⅰ(304)、Y轴轴承座Ⅱ(308)的座孔内，Y轴轴承座Ⅱ(308)的螺母连接在Y轴滑块(306)上，Y轴导轨(305)固定在Y轴基体(302)上，Y轴导轨(305)的滑块固定在Y轴滑块(306)，Y轴风琴式防护罩(309)一端安装在Y轴滑块(306)上，另一端安装在Y轴基体(302)上，Z轴电机(401)固定在Z轴基体(402)上，Z轴基体(402)固定在床身(1)上，Z轴联轴器(403)一端连接Z轴电机(401)的输出轴上，Z轴联轴器(403)另一端连接Z轴滚珠丝杠(406)的动力输入端，Z轴轴承座Ⅰ(404)固定在Z轴基体(402)上，Z轴轴承座Ⅱ(408)固定在Z轴基体(402)上，Z轴滚珠丝杠(406)的两端分别支承在Z轴轴承座Ⅰ(404)、Z轴轴承座Ⅱ(408)的座孔内，Z轴滚珠丝杠(406)的螺母连接在Z轴滑块(407)上，Z轴导轨(405)固定在Z轴基体(402)上，Z轴导轨(405)的滑块固定在Z轴滑块(407)，Z轴风琴式防护罩(409)一端安装在Z轴滑块(407)上，另一端安装在Z轴基体(402)上，工具系统5通过螺栓固定在Z轴滑块(407)上。3.根据权利要求1所述的一种多功能超声振动辅助加工机床，其工具系统5特征在于：该机床主要由固定板(501)、超声振子(502)、主轴电机(503)、球端(504)、连接架(505)、球端螺母(506)、紧定螺母(507)、工具(508)、联轴器(509)、工具轴(510)、工棘轮组件(511)、棘爪(5111)、弹簧(5112)、上盖(5113)、棘轮基体(5114)、压电叠堆(512)、棘轮(513)、十字轴(514)、键(515)、上端盖(516)、轴承Ⅰ(517)、毡圈(518)、下端盖(519)组成，固定板(501)通过螺栓固定在Z轴滑块(407)上，超声振子(502)与主轴电机(503)通过螺栓固定在固定板(501)上，超声振子(502)与球端(504)通过螺纹连接在一起，球端(504)与连接架(505)通过球端螺母(506)连接在一起，主轴电机(503)动力输出轴安装在联轴器(509)内，联轴器(509)的另一端安装十字轴(514)，十字轴(514)的十字端与工具轴(510)的十字凹槽端相互接触，压电叠堆(512)安装在连接架(505)上，轴承Ⅰ(517)安装在连接架(505)的通孔内，上端盖(516)与下端盖(519)分别通过螺栓固定在连接架(505)上，并分别与轴承Ⅰ(517)的外圈接触，工具轴(510)安装在轴承Ⅰ(517)的内圈中，工具(508)安装在工具轴(510)的孔内，紧定螺母(507)通过螺纹连接在工具轴(510)上，棘轮(513)通过键(515)连接在工具轴(510)上，毡圈(518)安装在下端盖(519)的环形槽内，棘轮基体(5114)通过螺栓固定在连接架(505)的柔性铰链上，弹簧(5112)安装在棘轮基体(5114)上，另一端安装在棘爪(5111)上，棘爪(5111)的旋转轴与棘轮基体(5114)通过上盖(5113)安装在一起。4.一种多功能超声振动辅助加工机床的控制方法，加工流程如下：(1)开始加工前，进行机床的初始化，并进行相应的安全检查，确认机床各部分正常运行后，根据加工需要选择相应的工具头，安装相应的工具头后，重新标定机床的工具坐标系零点；(2)载入工件的三维理论模型，输入工件毛坯的模型，根据时间最少的原则，设置起始加工位点，设置为下一工序预留的加工余量，并生成去除区域模型；(3)根据工件的精度误差，选择相应精度的机床，设置合适的工艺参数，并且尽可能使得不合格产品处于可修复范围内；(4)选择第一种或者第二种轨迹规划方式，规划工件的加工轨迹计算每一刀位点工件的Z方向去除...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀世军，杨记龙，赵继，代汉达，贺秋伟，张超，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22