低频扭转振动工作台的制作方法

本发明属于高、低频振动加工领域，具体涉及一种低频扭转振动工作台。

背景技术：

振动加工分为超声振动加工和低频振动加工，与传统加工方法相比，由于其切削过程不再是连续钻削，其切削机理也发生了相应的改变，低频扭转振动切削加工不仅可以较大降低轴向切削力和扭矩，同时还可以更好的实现切屑断屑，进一步改善零件的表面质量。此外，对于碳纤维复合材料来讲，轴向力的降低可以有效较低分层和撕裂损伤，旋转方向的低频振动还可以提高切削过程的主切削刃的切断能力，进而提高孔的加工精度，因此，低频扭转振动对于提高零件的加工质量特别是碳纤维叠层材料的装配质量有着积极重要的意义。

申请号：201810003434.5公开了一种齿轮齿条和四个机构复合的低频扭转振动装置，较好的实现低频扭转振动，但零部件较多，拆卸组装繁琐，同时齿轮齿条的加工成本较高。申请号：201720092233.8公开了一种由偏心电机激发的弯扭复合装置，该装置也实现了扭转振动，但该装置主要通过电刷来实现电能传输，该部位容易出现磨损，不能长时间工作，效率较低。申请号：201510073737.0公开了一种扭转发生装置，该装置通过齿轮传动实现扭转振动，但结构用到零件加工成本较高，涉及加工多个齿轮。

因此，低频扭转装置设计时，零部件总数较少且加工简单，便于装配对于提高加工效率和降低成本有着重要的意义。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种原理科学、结构紧凑、采用机械传动机构、稳定性强的低频扭转振动工作台。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：低频扭转振动工作台，包括水平设置的底板，底板中部通过扭转定位结构转动连接工件安装柱，工件安装柱的中心线垂直于底板，底板上设置有电机、第一简谐振动装置和第二简谐振动装置，电机位于工件安装柱的左后侧，第一简谐振动装置位于工件安装柱的左前侧，第二简谐振动装置位于工件安装柱的右后侧，电机的主轴分别与第一简谐振动装置和第二简谐振动装置的动力输入端传动连接，第一简谐振动装置和第二简谐振动装置的构造相同且关于工件安装柱的中心线对称布置，工件安装柱的前侧和后侧均沿径向方向固定设有前连杆和后连杆，前连杆和后连杆前后对称布置，第一简谐振动装置的动力输出端和第二简谐振动装置的动力输出端分别与前连杆和后连杆连接。

第一简谐振动装置包括u型座，u型座的两侧板之间对应开设有上通孔和位于上通孔下方的下通孔，两个上通孔之间滑动装配有推拉杆，两个下通孔之间转动连接有圆柱体，推拉杆和圆柱体的中心线均沿左右方向水平设置，圆柱体外圆周表面开设有整体呈椭圆环形的导槽，推拉杆下部固定连接有导柱，导柱下端伸入到导槽内，前连杆前端部沿工件安装柱的径向方向开设有上下通透的导孔，前连杆前端内部开设有左侧、右侧和前侧均敞口的安装槽，推拉杆右端向右伸出u型座后伸入到安装槽内并通过穿过导孔到螺栓销与前连杆铰接，圆柱体的中心轴左端部向左伸出u型座并通过第一同步带传动机构与电机的主轴传动连接。

底板上在电机和第二简谐振动装置的后侧设置有左支座和右支座，左支座和右支座之间转动连接有传动杆，传动杆与推拉杆平行，电机的主轴通过第二同步带传动机构与传动杆左端传动连接，传动杆右端通过第三同步带传动机构与第二简谐振动装置的圆柱体的中心轴右端传动连接；第一同步带传动机构、第二同步带传动机构和第三同步带传动机构的带轮直径相等。

扭转定位结构包括底板上开设的上下通透的安装孔，底板上在安装孔顶部的孔口处设置有限位环，工件安装柱下端部穿过限位环后与安装孔的孔壁之间通过轴承转动连接，安装孔内壁下部螺纹连接有用于向上定位轴承的螺母，轴承上端面与限位环下侧接触。

底板四周侧部开设有用于固定底板的矩形槽。

导柱伸入到导槽内的部分为球体结构，球体结构的直径等于导槽的宽度，球体结构与导槽侧壁形成点面接触。

采用上述技术方案，本发明的工作原理及过程为：底板通过四周的矩形槽安装在机床的工作台上，工件装夹在工装安装柱上，电机通过第一同步带传动机构带动第一简谐振动装置的圆柱体转动，同时电机通过第二同步带传动机构带动传动杆转动，传动杆右端通过第三同步带传动机构带动第二简谐振动装置的圆柱体转动，两个圆柱体同速转动，圆柱体外圆周上开设有的导槽也随之转动，导柱下端设置在导槽内，由于导槽整体呈椭圆环形，导槽就驱动导柱沿左右方向移动，导柱带动推拉杆沿上通孔左右移动，第一简谐振动装置的导槽和第二简谐振动装置的导槽的旋向相反，前侧的推拉杆右端驱动前连杆向左或向右转动，后侧的推拉杆右端驱动后连杆向右或向左转动，由于导槽为贯通的椭圆环形，圆柱体转动过程中，导槽周期转动，导槽驱动导柱和推拉杆左右往复运动，从而通过前连杆和后连杆驱动工件安装柱往复扭转。

第一同步带传动机构、第二同步带传动机构和第三同步带传动机构的带轮直径相等，这样可使电机同时并且同速驱动两个圆柱体旋转。从而确保前连杆和后连杆以相同的旋转方向驱动工件安装柱。

轴承的设置，可使工件安装柱中心定位，确保扭转的稳定性。

由于推拉杆沿左右水平方向左右往复移动，前连杆和后连杆均以工件安装柱的中心线顺时针和逆时针往复扭转，因此在前连杆前端和后连杆后端均开设导孔，螺栓销沿导孔的长度方向移动，这样可避免前连杆、后连杆与推拉杆之间产生应力。

综上所述，本发明原理科学，结构简单、便于制作和安装，易于操作，为超声振动加工和低频振动加工提供了一共新的机械传动式振动工作台，稳定性好，可靠性强，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为去掉电机和传动杆后本发明的立面结构示意图；

图3为图1中第一简谐振动装置的放大图；

图4为图2中第二简谐振动装置的放大图；

图5是工件支撑柱扭转运动1/4周期的运动状态俯视图；

图6是工件支撑柱扭转运动3/4周期的运动状态俯视图。

具体实施方式

如图1-图6所示，本发明的低频扭转振动工作台，包括水平设置的底板1，底板1中部通过扭转定位结构转动连接工件安装柱2，工件安装柱2的中心线垂直于底板1，底板1上设置有电机3、第一简谐振动装置5和第二简谐振动装置6，电机3位于工件安装柱2的左后侧，第一简谐振动装置5位于工件安装柱2的左前侧，第二简谐振动装置6位于工件安装柱2的右后侧，电机3的主轴分别与第一简谐振动装置5和第二简谐振动装置6的动力输入端传动连接，第一简谐振动装置5和第二简谐振动装置6的构造相同且关于工件安装柱2的中心线对称布置，工件安装柱2的前侧和后侧均沿径向方向固定设有前连杆7和后连杆8，前连杆7和后连杆8前后对称布置，第一简谐振动装置5的动力输出端和第二简谐振动装置6的动力输出端分别与前连杆7和后连杆8连接。

第一简谐振动装置5包括u型座9，u型座9的两侧板之间对应开设有上通孔和位于上通孔下方的下通孔，两个上通孔之间滑动装配有推拉杆10，两个下通孔之间转动连接有圆柱体11，推拉杆10和圆柱体11的中心线均沿左右方向水平设置，圆柱体11外圆周表面开设有整体呈椭圆环形的导槽12，推拉杆10下部固定连接有导柱13，导柱13下端伸入到导槽12内，导柱13伸入到导槽12内的直径等于导槽12的宽度，前连杆7前端部沿工件安装柱2的径向方向开设有上下通透的导孔14，前连杆7前端内部开设有左侧、右侧和前侧均敞口的安装槽，推拉杆10右端向右伸出u型座9后伸入到安装槽内并通过穿过导孔14到螺栓销4与前连杆7铰接，圆柱体11的中心轴左端部向左伸出u型座9并通过第一同步带传动机构18与电机3的主轴传动连接。

底板1上在电机3和第二简谐振动装置6的后侧设置有左支座15和右支座16，左支座15和右支座16之间转动连接有传动杆17，传动杆17与推拉杆10平行，电机3的主轴通过第二同步带传动机构19与传动杆17左端传动连接，传动杆17右端通过第三同步带传动机构20与第二简谐振动装置6的圆柱体11的中心轴右端传动连接；第一同步带传动机构18、第二同步带传动机构19和第三同步带传动机构20的带轮直径相等。

扭转定位结构包括底板1上开设的上下通透的安装孔21，底板1上在安装孔21顶部的孔口处设置有限位环22，工件安装柱2下端部穿过限位环22后与安装孔21的孔壁之间通过轴承23转动连接，安装孔21内壁下部螺纹连接有用于向上定位轴承23的螺母24，轴承23上端面与限位环22下侧接触。

底板1四周侧部开设有用于固定底板1的矩形槽25。

导柱13伸入到导槽12内的部分为球体结构26，球体结构26的直径等于导槽12的宽度，球体结构26与导槽12侧壁形成点面接触，这样不仅提高传动精度，而且滑动顺畅。

本发明的工作原理及过程为：底板1通过四周的矩形槽25安装在机床的工作台上，工件装夹在工装安装柱上，电机3通过第一同步带传动机构18带动第一简谐振动装置5的圆柱体11转动，同时电机3通过第二同步带传动机构19带动传动杆17转动，传动杆17右端通过第三同步带传动机构20带动第二简谐振动装置6的圆柱体11转动，两个圆柱体11同速转动，圆柱体11外圆周上开设有的导槽12也随之转动，导柱13下端设置在导槽12内，由于导槽12整体呈椭圆环形，导槽12就驱动导柱13沿左右方向移动，导柱13带动推拉杆10沿上通孔左右移动，第一简谐振动装置5的导槽12和第二简谐振动装置6的导槽12的旋向相反，前侧的推拉杆10右端驱动前连杆7向左或向右转动，后侧的推拉杆10右端驱动后连杆8向右或向左转动，由于导槽12为贯通的椭圆环形，圆柱体11转动过程中，导槽12周期转动，导槽12驱动导柱13和推拉杆10左右往复运动，从而通过前连杆7和后连杆8驱动工件安装柱2往复扭转。

第一同步带传动机构18、第二同步带传动机构19和第三同步带传动机构20的带轮直径相等，这样可使电机3同时并且同速驱动两个圆柱体11旋转。从而确保前连杆7和后连杆8以相同的旋转方向驱动工件安装柱2。

轴承23的设置，可使工件安装柱2中心定位，确保扭转的稳定性。

由于推拉杆10沿左右水平方向左右往复移动，前连杆7和后连杆8均以工件安装柱2的中心线顺时针和逆时针往复扭转，因此在前连杆7前端和后连杆8后端均开设导孔14，螺栓销沿导孔14的长度方向移动，这样可避免前连杆7、后连杆8与推拉杆10之间产生应力。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。