专利名称：一种用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扭转振动器，特别是用于振动制孔(振动攻丝和振动铰孔)的斜凸轮式扭转振动器，属于金属切削加工和金属切削设备部件。
背景技术：
在现有技术条件下，难加工材料(如不锈钢、高强度钢、钛合金和高温合金等)的螺纹孔加工一般采用工人手工攻丝的加工方法，攻丝过程中丝锥经常由于攻丝扭矩过大而折断，极易造成工件的报废。振动攻丝能够显著降低攻丝扭矩，提高刀具寿命和螺纹质量，是解决难加工材料的螺纹孔以及普通材料的小螺纹孔的加工难题的有效技术手段。振动攻丝是指在丝锥或工件上附加一个有规律的扭转振动，使传统攻丝方法的连续切削过程变成间断、瞬间和重复的切削过程。目前振动攻丝中多采用低频扭转振动。
在低频扭转振动器的输出轴通过螺纹靠模或滚珠丝杠使振动器输出沿螺旋方向的扭转振动可实现扭转振动铰孔。在铰孔加工中，采用普通铰孔法得到的孔的表面粗糙度值Ra比较大。像45号钢这种比较容易加工的材料，在一次通铰的条件下，表面粗糙度Ra的值最低仅能达到3.2μm。采用扭转振动铰孔方法进行铰孔时，修光部分对已加工表面重复切削，起到研磨的作用，从而能够显著降低孔的表面粗糙度。而且扭转振动铰孔有利于断屑，避免了普通铰孔过程中长切屑划伤已加工表面的情况。另外，扭转振动铰孔还可以抑制积屑瘤。采用扭转振动铰孔的加工方法，采取合理的工艺参数进行扭转振动铰孔，在一次通铰的条件下，可以使孔的表面粗糙度Ra值达到0.8μm以下。
在已有的机械式低频扭转振动器中，，扭转振动机构普遍存在机构的振动力没有平衡、分层结构导致附加的颠覆力矩作用以及不合理地使用高副结构导致间隙冲击与振动等问题，导致设备在运转过程中存在较大的害振动和噪音，且影响系统的使用寿命。另外，已有的扭转振动机构无法调整振幅，限制了振动攻丝设备的工艺参数优化和应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，该扭转振动器通过斜凸轮的回转将匀速运动转换为扭转振动，不存在颠覆力矩，增加了设备运行的稳定性，延长了装置的使用寿命，并且实现了振幅的连续可调，增加了振动攻丝设备工艺参数的灵活性和应用范围。
本发明是一种用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，由壳体、驱动组件、弹性联轴器、振动发生组件和输出轴组成；上壳体与下壳体通过螺钉固定在一起，且接合处对称安装有左端盖、右端盖，传动轴的两端安装在左轴承、右轴承内，传动轴上安装有左定位件、右定位件和斜凸轮，摆轮安装在拨叉上，与电机输出轴连接的主动带轮与从动带轮之间安装有两个V带，通过键与拨叉一端固连的连接轴与弹性联轴器一端连接，弹性联轴器另一端与输出轴连接。
本发明斜凸轮式扭转振动器的优点在于(1)通过斜凸轮309将电机101输出的匀速转动转换为输出轴4的圆周方向的扭转振动，避免了横向和纵向颠覆力矩的产生，有利于本发明斜凸轮式扭转振动器实现纯力偶输出；(2)本发明扭转振动器的运动副均为滚动副，不存在间隙，有利于延长其使用寿命；(3)通过调整左锁紧环304、右锁紧环303在传动轴301上的相对位置，可使斜凸轮305与传动轴301形成不同的夹角，实现了扭转振动振幅0～50度的连续可调。
图1是本发明斜凸轮式扭转振动器的外观结构图。
图2是无壳体的本发明斜凸轮式扭转振动器的结构图。
图3是振动发生组件与弹性联轴器、输出轴的装配图。
图3A是斜凸轮结构图。
图3B是拨叉结构图。
图3C是左定位件结构图。
图3D是右定位件结构图。
图中1.驱动组件101.电机102.主动带轮 103.从动带轮104.V带A 105.V带B 2.弹性联轴器3.振动发生组件301.传动轴302.拨叉 321.右压盖322.左压盖 323.通孔 324.左叉325.右叉 303.右定位件 331.通孔332.锁紧环333.第一连接体334.第二连接体304.左定位件341.通孔 342.锁紧环 343.第一连接体344.第二连接体305.摆轮351.右摆轮轴 352.左摆轮轴 353.滚针轴承354.通孔 306.左滚针轴承 307.连接轴 308.右滚针轴承 309.斜凸轮310.压环 311.键 312.螺孔 4.输出轴 401.上轴承402.下轴承501.电机安装座 502.上壳体 503.下壳体 504.轴套505.左轴承506.右轴承 507.左端盖 508.右端盖具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种用于振动攻丝和振动铰孔的斜凸轮式扭转振动器，由壳体、驱动组件1、弹性联轴器2、振动发生组件3和输出轴4组成；请参见图1、图2、图3所示，所述壳体的上壳体502与下壳体503通过螺钉固定在一起，且接合处对称安装有左端盖507、右端盖508，左端盖507内安装有左轴承505，右端盖508内安装有右轴承506，传动轴301的一端安装在左轴承505内，传动轴301的另一端安装在右轴承506内，左轴承505和右轴承506支撑起传动轴301；下壳体503的下端与轴套504固定连接，且下壳体503的底部设有供振动发生组件3的连接轴307通过的通孔(图中未示出)；上壳体502与电机安装座501固定连接在一起。(请参见图3所示)轴套504通过上轴承401和下轴承402固定输出轴4，输出轴4上端与弹性联轴器2的一端连接，弹性联轴器2的另一端与连接轴307连接，弹性联轴器2放置在轴套504内。
请参见图2所示，所述驱动组件1的电机101固定在电机安装座501内，电机101输出轴连接有主动带轮102，主动带轮102与从动带轮103之间安装有V带A104、V带B 105，从动带轮103通过键与传动轴301连接。在本发明中，电机101的输出轴与传动轴301平行安装，电机101与上壳体502、下壳体503一起转动，实现了输出轴4的高转速和高振动频率，降低了噪音。
请参见图3、图3A～图3D所示，所述振动发生组件3的传动轴301穿过斜凸轮309的中心通孔354，且通过销与斜凸轮309连接，传动轴301的左端安装在左轴承505中，传动轴301的右端安装在右轴承506中；斜凸轮309外部安装有滚针轴承353，滚针轴353外部安装有摆轮305(滚针轴353与摆轮305的端面上固定有压环310，压环310用于实现滚针轴承353外圈与摆轮305的轴向定位)，摆轮305外部左右两侧分别设有左摆轮轴352、右摆轮轴351，左摆轮轴352放置在左滚针轴承306内，右摆轮轴351放置在右滚针轴承308内；请参见图3B所示，左滚针轴承306安装在拨叉302的左叉324的轴承孔内，且通过左压盖322压紧；右滚针轴承308安装在拨叉302的右叉325的轴承孔内，且通过右压盖321压紧；拨叉302下部的通孔323通过键与连接轴307上端连接，连接轴307下端通过键311与弹性联轴器2连接；请参见图3C所示，左定位件304由锁紧环342、第一连接体343和第二连接体344组成，锁紧环342的中心设有供传动轴301穿过的一通孔341，锁紧环342的外部上下两端分别设有上凸耳346、下凸耳347，下凸耳347的中心开设有一槽345，槽345的槽口沿伸到至通孔341；上凸耳346通过销与第一连接体343的一端连接，第一连接体343的另一端通过销与第二连接体344的一端连接，第二连接体344的另一端通过螺钉与两个螺孔的连接将其固定在斜凸轮309左端面上端，斜凸轮309左端面上端设有两个螺孔(图中未示出)。锁紧环342中心的通孔341是供传动轴301穿过的，传动轴301穿过通孔341后，通过在下凸耳347的孔内拧紧螺钉，实现了锁紧环342与传动轴301的夹紧或松开。通过调节第一连接体343与锁紧环342和第二连接体344之间连接的倾斜度，可以调整斜凸轮309轴线与传动轴301轴线之间的夹角，夹角可在0～25度范围内连续可调。
请参见图3D所示，右定位件303由锁紧环332、第一连接体333和第二连接体334组成，锁紧环332的中心设有供传动轴301穿过的一通孔331，锁紧环332的外部上下两端分别设有上凸耳336、下凸耳337，下凸耳337的中心开设有一槽335，槽335的槽口沿伸到至通孔331；上凸耳336通过销与第一连接体333的一端连接，第一连接体333的另一端通过销与第二连接体334的一端连接，第二连接体334的另一端通过螺钉与两个螺孔312的连接将其固定在斜凸轮309右端面下端。锁紧环332中心的通孔331是供传动轴301穿过的，传动轴301穿过通孔331后，通过在下凸耳337的孔内拧紧螺钉，实现了锁紧环332与传动轴301的夹紧或松开。通过调节第一连接体333与锁紧环332和第二连接体334之间连接的倾斜度，可以调整斜凸轮309轴线与传动轴301轴线之间的夹角，夹角可在0～25度范围内连续可调。
在本发明中，通过沿相反或相对方向同时调整左定位件304和右定位件303在传动轴301上的安装位置，实现了斜凸轮309轴线与传动轴301轴线之间的夹角调节，夹角调节范围为0～25度。输出轴4输出的角振幅为上述夹角的2倍。
在本发明中，所述振动发生组件3的斜凸轮309将传动轴301的匀速转动转换为输出轴4的圆周方向上的扭转振动，避免了振动器横向和纵向颠覆力矩的产生，实现了纯力偶输出，有利于本发明斜凸轮式扭转振动器工作平稳。
本发明的斜凸轮式扭转振动器，在调整输出轴4的扭转振动的振幅时，先取下在主动带轮102和从动带轮103之间的V型带A104和V型带B105，然后将电机安装座501从上壳体502上拆下，松开左定位件304上的锁紧环342和右定位件303上的锁紧环332，沿相反或相对方向移动这两个锁紧环在传动轴301上的位置，通过调整这两个锁紧环来实现调整斜凸轮309与与传动轴301之间的夹角；然后再把左定位件304上的锁紧环342和右定位件303上的锁紧环332与传动轴301紧固。最后再将电机安装座501安装在上壳体502上，并将V型带A104和V型带B105安装在主动带轮102和从动带轮103上，完成扭转振动振幅的调整。
本发明的斜凸轮式扭转振动器，可安装于台式攻丝机或台式钻床上，使振动器匀速转动，同时使振动器的电机工作，则可在攻丝机或台钻的主轴输出匀速转动和扭转振动叠加而成的复合运动。本发明的供电可通过集电环实现。在主轴端部装夹丝锥，并使主轴轴向浮动，可实现振动攻丝；在主轴端部增加螺纹靠模，并装夹铰刀，可实现振动铰孔。
权利要求
1.一种用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，其特征在于由壳体、驱动组件(1)、弹性联轴器(2)、振动发生组件(3)和输出轴(4)组成；所述壳体的上壳体(502)与下壳体(503)通过螺钉固定在一起，且接合处对称安装有左端盖(507)、右端盖(508)，左端盖(507)内安装有左轴承(505)，右端盖(508)内安装有右轴承(506)，传动轴(301)的一端安装在左轴承(505)内，传动轴(301)的另一端安装在右轴承(506)内，左轴承(505)和右轴承(506)支撑起传动轴(301)；下壳体(503)的下端与轴套(504)固定连接，且下壳体(503)的底部设有供振动发生组件(3)的连接轴(307)通过的通孔；上壳体(502)与电机安装座(501)固定连接在一起；所述轴套(504)通过上轴承(401)和下轴承(402)固定输出轴(4)，输出轴(4)上端与弹性联轴器(2)的一端连接，弹性联轴器(2)的另一端与连接轴(307)连接，弹性联轴器(2)放置在轴套(504)内；所述驱动组件(1)的电机(101)固定在电机安装座(501)内，电机(101)输出轴连接有主动带轮(102)，主动带轮(102)与从动带轮(103)之间安装有V带A(104)、V带B(105)，从动带轮(103)通过键与传动轴(301)连接；所述振动发生组件(3)的传动轴(301)穿过斜凸轮(309)的中心通孔(354)，且通过销与斜凸轮(309)连接，传动轴(301)的左端安装在左轴承(505)中，传动轴(301)的右端安装在右轴承(506)中；斜凸轮(309)外部安装有滚针轴承(353)，滚针轴承(353)外部安装有摆轮(305)，摆轮(305)外部左右两侧分别设有左摆轮轴(352)、右摆轮轴(351)，左摆轮轴(352)放置在左滚针轴承(306)内，右摆轮轴(351)放置在右滚针轴承(308)内；左滚针轴承(306)安装在拨叉(302)的左叉(324)的轴承孔内，且通过左压盖(322)压紧，右滚针轴承(308)安装在拨叉(302)的右叉(325)的轴承孔内，且通过右压盖(321)压紧，拨叉(302)下部的通孔(323)通过键与连接轴(307)上端连接，连接轴(307)下端通过键(311)与弹性联轴器(2)连接；左定位件(304)由锁紧环(342)、第一连接体(343)和第二连接体(344)组成，锁紧环(342)的中心设有供传动轴(301)穿过的一通孔(341)，锁紧环(342)的外部上下两端分别设有上凸耳(346)、下凸耳(347)，下凸耳(347)的中心开设有一槽(345)，槽(345)的槽口沿伸到至通孔(341)；上凸耳(346)通过销与第一连接体(343)的一端连接，第一连接体(343)的另一端通过销与第二连接体(344)的一端连接，第二连接体(344)的另一端通过螺钉与两个螺孔的连接将其固定在斜凸轮(309)左端面上端；右定位件(303)由锁紧环(332)、第一连接体(333)和第二连接体(334)组成，锁紧环(332)的中心设有供传动轴(301)穿过的一通孔(331)，锁紧环(332)的外部上下两端分别设有上凸耳(336)、下凸耳(337)，下凸耳(337)的中心开设有一槽(335)，槽(335)的槽口沿伸到至通孔(331)；上凸耳(336)通过销与第一连接体(333)的一端连接，第一连接体(333)的另一端通过销与第二连接体(334)的一端连接，第二连接体(334)的另一端通过螺钉与两个螺孔(312)的连接将其固定在斜凸轮(309)右端面下端。
2.根据权利要求1所述的用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，其特征在于输出轴(4)输出的扭转振动是由斜凸轮(309)将传动轴(301)上的匀速转动转换得到的。
3.根据权利要求1所述的用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，其特征在于第一连接体(343)与锁紧环(342)和第二连接体(344)之间连接的倾斜度，用于实现调整斜凸轮(309)轴线与传动轴(301)轴线之间的夹角，夹角可在0～25度范围内连续可调。
4.根据权利要求1所述的用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，其特征在于输出轴(4)输出的角振幅为斜凸轮(309)轴线与传动轴(301)轴线之间夹角的2倍。
5.根据权利要求1所述的用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，其特征在于左定位件(304)和右定位件(303)在传动轴(301)上是通过沿相反或相对方向同时调整的。
6.根据权利要求1所述的用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，其特征在于电机(101)的输出轴与传动轴(301)平行安装。
全文摘要
本发明公开了一种用于振动制孔的斜凸轮式扭转振动器，由壳体、驱动组件、弹性联轴器、振动发生组件和输出轴组成；壳体的上壳体与下壳体通过螺钉固定在一起，且接合处对称安装有左端盖、右端盖，传动轴的两端安装在左轴承、右轴承内，传动轴上安装有左定位件、右定位件和斜凸轮，摆轮安装在拨叉上，与电机输出轴连接的主动带轮与从动带轮之间安装有两个V带，通过键与拨叉一端固连的连接轴与弹性联轴器一端连接，弹性联轴器另一端与输出轴连接。本发明的扭转振动器可安装于台式攻丝机或台式钻床实现振动攻丝和振动铰孔，扭转振动器电机的供电可通过在上壳体顶面安装集电环实现。
文档编号B23G1/00GK1887517SQ20061008969
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年7月12日
发明者张德远, 韩凤起, 李光军 申请人:北京航空航天大学