高精螺旋线加工超声旋风铣设备

摘要

本发明公开了一种高精螺旋线加工超声旋风铣设备，包括圆周旋转定位凸台、圆周旋转定位凸台上设置的下支撑板、下支撑板上设置的上支撑板，上支撑板上设有电机和超声旋风铣主轴装置，电机的动力输出端与超声旋风铣主轴装置的动力输入端传动连接。本发明调整方便、灵活、表面精度高、切削效率高，可以实现一次走刀完成较高质量的螺纹加工，可以弥补普通冷切削加工的不足，加工效率是普通加工方法3～5倍，尤其适用于硬脆等难加工材料的加工，显著提高螺纹的加工质量，实用性强，易于推广应用。

权利要求

1.高精螺旋线加工超声旋风铣设备，其特征在于：包括圆周旋转定位凸台、圆周旋转定位凸台上设置的下支撑板、下支撑板上设置的上支撑板，上支撑板上设有电机和超声旋风铣主轴装置，电机的动力输出端与超声旋风铣主轴装置的动力输入端传动连接；

所述下支撑板上设有至少两道弧形调节孔，下支撑板通过穿设在弧形调节孔内的调整固定螺栓与上支撑板连接；

所述超声旋风铣主轴装置包括主轴箱、与主轴箱转动密封连接且同轴设置的主轴和变幅杆，主轴外端和变幅杆外端分别设有位于主轴箱外的皮带轮和成型铣刀，该皮带轮与电机动力输出轴上的皮带轮通过三角带连接，主轴在主轴箱内的部分为一端开口的空腔结构，主轴空腔内设有超声波换能器，变幅杆内端插设在主轴空腔内并与超声波换能器通过双头螺栓可拆卸连接，变幅杆与主轴通过螺钉可拆卸连接；主轴箱外侧部和内侧部分别设有电刷接线盒和电刷，主轴圆周侧部设有由绝缘体制成的绝缘槽，绝缘槽与电刷径向对应设置，绝缘槽内设有与电刷转动连接的阴阳极，阴阳极通过导线与超声波换能器连接。

说明书

高精螺旋线加工超声旋风铣设备

技术领域

[0001] 本发明属于高速高效精密超精密加工技术领域，尤其涉及一种高精螺旋线加工超声旋风铣设备。

背景技术

[0002] 高精旋风铣加工技术是先进实用的制造技术，它正在成为切削加工的主流，具有强大的生命力和广阔的应用前景。能实现优质、高效、低耗、清洁、无污染加工，从特大型到微型尺寸,从普通到高硬、韧、脆材料的螺纹和各种复杂型面零件的加工。但现有普通旋风铣技术存在以下缺点：材料去除方式对产品表面质量有较大影响，普通旋风铣加工方式是利用金属的塑性变形来去除材料，存在有冷切削方式的不足之处，比如表面变质层和表面烧伤，以及表面光洁度等表面质量的缺陷；普通旋风铣的加工方式仍属于粗加工与半精加工的范畴，如螺纹精度要求较高，则需加以磨削或抛光等工序；由于铣刀进行高速铣削，且为冷切削，故旋风铣的切削力比较大，产生的机械振动也大，对系统的刚性和动态稳定性要求较高，对加工精度也有不良的影响；对于硬脆材料的螺纹加工，旋风铣存在较大不足，表现为加工的表面质量不好，存在较大表面烧伤和表面变质层；对于细长工件的螺纹加工，由于旋风铣有较大的切削力，故会使工件产生变形，影响工件的形状精度。

发明内容

[0003] 本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能在高速和高效条件下旋风铣削加工综合精度达到精密超精密加工水平的高精螺旋线加工超声旋风铣设备。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：高精螺旋线加工超声旋风铣设备，包括圆周旋转定位凸台、圆周旋转定位凸台上设置的下支撑板、下支撑板上设置的上支撑板，上支撑板上设有电机和超声旋风铣主轴装置，电机的动力输出端与超声旋风铣主轴装置的动力输入端传动连接。

[0005] 所述下支撑板上设有至少两道弧形调节孔，下支撑板通过穿设在弧形调节孔内的调整固定螺栓与上支撑板连接。

[0006] 所述超声旋风铣主轴装置包括主轴箱、与主轴箱转动密封连接且同轴设置的主轴和变幅杆，主轴外端和变幅杆外端分别设有位于主轴箱外的皮带轮和成型铣刀，该皮带轮与电机动力输出轴上的皮带轮通过三角带连接，主轴在主轴箱内的部分为一端开口的空腔结构，主轴空腔内设有超声波换能器，变幅杆内端插设在主轴空腔内并与超声波换能器通过双头螺栓可拆卸连接，变幅杆与主轴通过螺钉可拆卸连接；主轴箱外侧部和内侧部分别设有电刷接线盒和电刷，主轴圆周侧部设有由绝缘体制成的绝缘槽，绝缘槽与电刷径向对应设置，绝缘槽内设有与电刷转动连接的阴阳极，阴阳极通过导线与超声波换能器连接。

[0007] 采用上述技术方案，具有以下有益效果：

[0008] 将圆周旋转定位凸台固定在普通机床的中托板上，工件卡装在卡盘和顶尖之间，随按着工件的转动，电机带动超声旋风铣主轴装置对工件进行超声旋风铣进行高速精密切削作业。超声加工是一种使工件产生某种有规律的可控振动的加工方法。超声加工是在一个极短时间内完成的微量切削过程，表面损伤和残余应力都较小，并且不依靠工件的导电性，而且是非电加工过程，不受工件的电、化学特性影响，尤其适宜硬脆等难加工材料的加工。

[0009] 通过调整固定螺栓在弧形调节孔内的固定位置，可以调整超声旋风铣主轴装置的旋转轴线与工件的回转轴线之间的切削角度，便于加工不同类型、不同规格的工件。

[0010] 超声铣削加工时，电机带动主轴转动、主轴通过变幅杆带动成型铣刀高速旋转，超声波发生器产生的高频电震荡通过电刷接线盒和电刷传给超声波换能器，高频电振荡通过超声波换能器转换为高频机械振荡，再通过变幅杆的放大作用将高频机械振荡的振幅放大到满足成型铣刀的加工要求，从而使刀具产生高频振动。这样就在不改变车床传动链结构的情况下实现大型精密螺纹的加工。

[0011] 本发明调整方便、灵活、表面精度高、切削效率高，可以实现一次走刀完成较高质量的螺纹加工，可以弥补普通冷切削加工的不足，加工效率是普通加工方法3～5倍，尤其适用于硬脆等难加工材料的加工，显著提高螺纹的加工质量，实用性强，易于推广应用。

附图说明

[0012] 图1是本发明工作状态下的结构示意图；

[0013] 图2是图1的俯视图；

[0014] 图3是图1当中A处的放大图；

[0015] 图4是本发明当中超声旋风铣主轴装置的结构示意图。

具体实施方式

[0016] 如图1～图4所示，本发明的高精螺旋线加工超声旋风铣设备，包括圆周旋转定位凸台1、圆周旋转定位凸台1上设置的下支撑板2、下支撑板2上设置的呈角钢形状的上支撑板3，上支撑板3上设有电机4和超声旋风铣主轴装置，电机4的动力输出端与超声旋风铣主轴装置的动力输入端传动连接。下支撑板2上设有至少两道弧形调节孔5，下支撑板2通过穿设在弧形调节孔5内的调整固定螺栓6与上支撑板3连接。

[0017] 超声旋风铣主轴装置包括与下支撑板2铸造为一体的两端开口的主轴箱7、与主轴箱7转动密封连接且同轴设置的主轴8和变幅杆9，主轴8与主轴箱7之间通过轴承10转动连接，螺接在主轴8上的螺母11、螺母41通过套筒42压紧轴承10，套筒42外设有与主轴箱7通过螺钉43可拆卸连接的端盖44，端盖44内侧通过压紧密封圈12密封连接，主轴箱8的另一端通过螺钉13可拆卸连接有端盖14，变幅杆9与端盖14之间分别通过轴承15转动连接和螺接在变幅杆9上的螺母16压紧密封圈17密封连接，主轴8外端和变幅杆
9外端分别设有位于主轴箱7外的皮带轮18和成型铣刀19，皮带轮18通过主轴8上的键
40固定连接，成型铣刀19通过外端设有螺接在变幅杆9上的压紧螺母20与主轴8和变幅杆7同轴固定连接，该皮带轮18与电机4动力输出轴上的皮带轮21通过三角带22连接，主轴8在主轴箱7内的部分为一端开口的空腔结构，主轴8空腔内设有超声波换能器24，变幅杆9内端插设在主轴8空腔内并与超声波换能器24通过双头螺栓25可拆卸连接，变幅杆9与主轴8通过螺钉26可拆卸连接；主轴箱7外侧部和内侧部分别设有电刷接线盒27和电刷28，主轴8圆周侧部设有由绝缘体29制成的绝缘槽30，绝缘槽30与电刷28径向对应设置，绝缘槽30内设有与电刷28转动连接的阴阳极31，阴阳极31通过导线32与超声波换能器24连接。

[0018] 工作使用时，将T型螺钉33和圆周旋转定位凸台1将下支撑板2连接到普通机床34的中托板35上，工件36卡装在卡盘37和顶尖38之间，超声旋风铣主轴装置的轴线应和工件36安装方向平行，随按着工件36的转动，电机4带动超声旋风铣主轴装置对工件36进行高速精密切削作业。电机4通过皮带轮21、三角带22和皮带轮18带动主轴8转动、主轴8通过变幅杆9带动成型铣刀19高速旋转，超声波发生器产生的高频电震荡通过电刷接线盒27和电刷28传给超声波换能器24，高频电振荡通过超声波换能器24转换为高频机械振荡，再通过变幅杆9的放大作用将高频机械振荡的振幅放大到满足成型铣刀19的加工要求，从而使成型铣刀19产生高频振动，进行超声旋风铣。这样就在不改变普通机床34传动链结构的情况下实现大型工件36精密螺纹的加工。

[0019] 通过调整固定螺栓6在弧形调节孔5内的固定位置，可以调整主轴8（成型铣刀19的旋转轴线）与工件36回转轴线之间的切削角度M，M即为被加工工件36螺纹的螺旋升角，这样也便于加工不同类型、不同规格的工件。