本发明专利技术公开了一种弯曲振动车削刀杆节点压块自动调整装置。它具有刀架体，在刀架体上设有四个可移动压块，第一可移动压块和第三可移动压块通过方形槽分别装在第二可移动压块和第四可移动压块中，在第三可移动压块右侧面和下方装有第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和左伺服电机；在第四可移动压块右侧面和下方装有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和右伺服电机；在第三可移动压块、第四可移动压块右侧分别装有左位移传感器和右位移传感器；左位移传感器与第三丝杠、第六齿轮相连接；右位移传感器与第四丝杠、第二齿轮相连接。本发明专利技术调整迅速；调整准确；根除了工人的麻烦，有效地解决了弯曲振动超声车削实用化的问题；实现了节点测量自动化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车削，尤其涉及一种弯曲振动车削刀杆节点压块自动调整装置。
技术介绍
超声车削方法在切削加工中取得了优异的效果，例如，加工精度显著提高，表面粗糙度大幅度降低，刀具寿命可提高6～20倍，切削温度可降低至接近室温，切削力只有普通车削的 因此，国内外对超声车削进行了大量的理论分析和试验研究。根据刀尖的振动方向，超声车削装置可分为纵向振动超声车削装置、弯曲振动超声车削装置和扭转振动超声车削装置三种形式。其中，弯曲振动超声车削装置加工范围大，便于操作者观察，因而一直受到研究和开发人员的重视。弯曲振动车削刀杆是弯曲振动超声车削装置的刀体。由于弯曲振动车削刀杆节点在生产中测定耗时耗力、压块调节麻烦、车刀磨损和重新刃磨后节点发生变化、辅助时间长、频率漂移等问题，工厂急需解决这些问题。弯曲振动超声车削方法是在传统的车削过程中给刀具施加超声波振动而形成的一种新型加工方法。弯曲振动超声车削装置由超声波发生器、换能器、变幅杆、弯曲振动车削刀杆、硬质合金刀头、节点压块和工艺装置构成。超声波发生器将220V(380V)、50Hz的交流电转换成超声频的正弦波电振荡信号，换能器将电振荡信号转换成超声频机械振动，变幅杆将换能器的纵向振动放大后传递给弯曲振动刀杆，从而推动超声车刀沿主切削力方向进行超声振动。超声车削装置的作用是使车刀获得一定振幅的超声频机械振动，将超声振动系统和车刀固定在刀架上即可实现超声车削加工。超声车削装置使用的换能器通常分为镍片磁致伸缩和压电换能器二种。表1列出了两种换能器的特性。表1 换能器的特性 超声车刀包括机类可转位硬质合金刀片、一振型车刀至五振型车刀。其中，纵向振动超声车削装置使用机夹可转位硬质合金刀片和一振型车刀，弯曲振动超声车削装置使用二振型车刀至五振型车刀。超声车刀设计、制造质量对超声车削效率有重要影响。因此，对超声车刀提出下述基本要求(1)结构简单，通用性好，便于在各种车床上使用；(2)声能损耗小，长时间工作不发热，不发出吱吱的响声；(3)要有足够的机械强度和刚度，采用合适的截面过渡圆弧，不允许出现虚焊和裂纹，避免在切削中产生断裂现象。(4)综合考虑声学性能和刀杆的机械性能(韧性、强度等)及成本、可加工性等因素，一般选用45号钢或优质合金钢制造弯曲振动刀杆，有条件时，要经表面渗氮。弯曲振动刀杆一端焊接硬质合金刀头或超硬材料刀头，焊接后的刀杆不允许有裂纹和缺陷。弯曲振动刀杆应进行调质处理。弯曲振动刀杆谐振频率f的计算公式为f=AnC2πl2JA---(1)]]>式中A——刀杆截面积(mm2)；l——刀杆长度(mm)；C——声波在弹性材料中传播的速度(mm/s)；J——截面惯性矩(mm4)； An——振型系数，随不同振型而不同，见图1。弯曲振动车削刀杆的作用有三个；一是传递超声振动能量；二是变换振动方向；三是作为刀头的支撑体，要有足够的强度和刚度。要保证超声车刀的强度和刚度，第一是选择声损耗小，强度要高的材料，刀杆厚度和宽度要足够大，保证有足够的抗弯强度，这些都容易做到。第二是要在节点处固定节点压块，将弯曲振动刀杆安装在刀架上，从而提高超声车削工艺系统刚度。何谓节点？节点就是位移为零的点。对于弯曲振动刀杆来说，节点就是一条宽度为零的直线，又称为节线。从理论上来看，节点压紧凸台宽度d′＝0。但是，从工程角度来看，宽度为零的节点压块是不存在的，是不能保证和提高超声车削工艺系统刚度的。因此，准确确定弯曲振动刀杆的节点就变得既非常重要，又非常迫切了，否则，采用一振型以上刀杆的超声车削就无法在生产中使用，操作工人也没有调整压块位置及两个节点之间距离的耐心和时间。下面举例说明弯曲振动刀杆的设计计算、节点确定和固定方法设计一个五振型刀杆，材质为45号钢，共振频率为20kHz，取厚度h＝18mm。解A5＝298c＝5.1×106mm/sλ=cf=5.1×1062×104=255mm]]>将这些数据代入式(1)得l=12298×183π×255=250.69mm]]>各节点位置为0.06l＝15.04mm 0.277l＝69.44mm0.409l＝102.53mm 0.591l＝148.16mm0.773l＝193.78mm 0.94l＝235.65mm其刀杆形状如图2所示，其中点画线位置为位移节点位置。可在位移节点处用节点压块进行紧固。图3所示为可用于该五振型车刀的压块长度不可调节的节点压块，实用中，压块长度还可做成可调节的，便于调整和使用。根据实际使用经验可知，二振型以上刀杆因在节点坚固，故刚性好，而且由于声振系统放在车刀后面，可以扩大加工范围。当然，二振型以上刀杆要求计算准确，调整比一振型刀杆困难。弯曲振动刀杆设计时应注意以下几个问题(1)垂直度、平行度误差应符合要求矩形刀杆的四面之间的垂直度、平行度误差均应小于0.01mm。(2)选取合适的振型系数振型系数An的选取应根据振型而定。不同的振型，An值也不同。(3)刀杆宽度必须适当从理论上来说，刀杆宽度虽与共振频率无关，但也不可选得太宽。在满足弯曲振动刀杆强度、刚度的情况下越窄越好。这样有利于超声能量的集中，便于把能量传递给刀头。(4)刀头的厚度不能过薄弯曲振动刀杆刀头部分的厚度一般应比整个刀杆薄一半左右。这样，既有利于焊接刀头，又有利于超声能量的集中，从而提高刀头部分的振幅。但由于这部分变薄，也会影响刀杆的共振频率，一般使共振频率降低，在设计中应注意这一点。(5)超声车刀的刀具角度超声车削一般采用硬质合金刀具和超硬材料刀具。从理论上讲，超声车削时工件的加工精度对刀具角度(后角除外)没有特殊要求，尤其与前角无关，为使用负前角刀具切削创造了条件。超声车削要求刀具后角不宜过小。由于超声车削的切削力仅为普通车削的1/3～1/10，所以刀尖圆弧半径可以选得比普通车削稍大。刀具刃口要求平滑而锋利，在放大镜下观看刃口不应有锯齿形缺陷，这对降低表面粗糙度的Ra值很重要。普通车削中，要求刀具表面粗糙度Ra值低于工件要求的表面粗糙度Ra值，这一点对超声车削也是适用的。下面归纳一下弯曲振动刀杆的特点1.弯曲振动刀杆采用焊接硬质合金刀头。氧焊容易造成裂纹，甚至刀头断裂。焊接还容易造成刀杆变形。这种刀具制造成本高。采用弯曲振动刀杆，变幅杆输出端面和刀杆端面之间的声能损耗较大，有时界面之间严重发热，温度高达60～70℃，况且刀杆热变形对保证尺寸精度也不利。为此，可对相互接触的两端面进行研磨，保证Ra＜0.1μm，平面度＜4μm，连接之前，界面之间涂敷硅油或蓖麻油。这样，有效地解决了界面之间的严重发热，将声能损耗降低到最低限度，减少了刀杆的热变形，保证了加工精度。2.除一振型车刀外，二振型车刀至五振型车刀都存在位移节点确定的困难。要正确的将压块压在刀杆的位移节点上，往往需要花费30～60min，大大增加了辅助时间。更为严重的是，当刀具磨损到一定值、重新刃磨刀具后，节点发生变化，需重新测量节点，再调整压块上两压头距离，进一步增加辅助时间。(1)用解析法推导的公式将弯曲振动刀杆设计好后，在节点处划线；(2)弯曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种弯曲振动车削刀杆节点压块自动调整装置，其特征在于它具有刀架体（３），在刀架体（３）上设有第一可移动压块（２）、第二可移动压块（４）、第三可移动压快（１０）、第四可移动压块（１２），第一可移动压块和第三可移动压块通过连接板（２８）相连接，第二可移动压块和第四可移动压块通过连接板相连接，第一可移动压块和第三可移动压块通过方形槽分别装在第二可移动压块和第四可移动压块中，在第三可移动压块右侧面和下方装有第四齿轮（３５）、第五齿轮（３６）、第六齿轮（３７）和左伺服电机（２３）；在第四可移动压块右侧面和下方装有第一齿轮（３０）、第二齿轮（３１）、第三齿轮（３２）和右伺服电机（２４）；在第三可移动压块、第四可移动压块右侧分别装有左位移传感器（１７）和右位移传感器（１９）；左位移传感器与第三丝杠、第六齿轮相连接，与第一可移动压块同步同向移动；右位移传感器与第四丝杠、第二齿轮相连接，与第二可移动压块同步同向移动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张云电，吕丹华，喻家英，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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