一种可调节的金刚石振动辅助切削装置

本发明涉及表面加工辅助，具体为一种可调节的金刚石振动辅助切削装置。

背景技术：

1、传统的切削加工由于刀具与工件的切削力分配不均，容易产生较大的切削力，进而累积了大量的切削热，导致工件表面、亚表面损伤，降低了表面质量，切削力的分配不均带来了应力的集中也威胁着零件和刀具的安全。

2、为此，我国专利公告号cn105171926b公布了一种单点金刚石切削刀具的振动辅助装置，其主要结构包括设有单点金刚石刀具、左右pzt压电陶瓷组、椭圆环、左右横梁、左右柔性铰链和支承臂；单点金刚石刀具固定在椭圆环的顶端外侧，右pzt压电陶瓷组和左pzt压电陶瓷组通过右柔性铰链和左柔性铰链分别与椭圆环两端内侧面相连接，左右横梁分别连接于支承臂顶端两侧，支承臂穿过椭圆环上的通孔外接加工装置本体；右pzt压电陶瓷组和左pzt压电陶瓷组外接信号发生装置。可通过控制pzt压电陶瓷两边的电压和相位来生成椭圆环顶端的高频微幅振动，从而控制椭圆环顶端单点金刚石的切削运动轨迹而改变其切削加工特性。

3、通过上述描述能够得知：上述单点金刚石切削刀具的振动辅助装置是通过控制椭圆环的形变进而控制切削轨迹，换而言之，其若想起到对金刚石切削刀具的振幅控制，就必须要改变椭圆环的形态，而椭圆环会由于不断的改变形态而产生相应的疲劳程度，由于单次工作循环改变次数较多，往往会导致椭圆环的使用次数以及对应寿命较低。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，利用驱动电机的旋转驱动能力带动部件在偏离其转动轴心线方向进行往复运动，从而实现对金刚石切削刀具的振动控制效果，解决了上述技术问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，包括通过位于侧面中部区域的主连接板对接的上半矩形壳体和下半矩形壳体、设置于上半矩形壳体的上端面和下半矩形壳体下端面的固定板、设置于上半矩形壳体和下半矩形壳体内腔中的部件卡放槽、通过环形板和水平固定杆安放于上述内腔中心部位的驱动电机和活塞运动缸、安放于活塞运动缸内部且可沿其内腔水平运动的活塞体、固定安装于活塞体一端且端部延伸出活塞运动缸内腔一端外围的水平杆、固定安装于活塞体另一端且端部延伸出活塞运动缸内腔另一端外围的金刚石刀具安装架以及通过球铰安装于水平杆端部的活动杆，还包括弹性往复式限位结构，固定安装于驱动电机的转子端部且随该转子运动，其内部设置有沿纵向运动的矩形连接翅、对矩形连接翅间接产生向上弹性压力的下螺旋弹簧和间接产生向上弹性拉力的上螺旋弹簧以及位于矩形连接翅上方一侧的限位运动通道；可调式纵向转动结构，固定安装于矩形连接翅的端部，其内部设置有可沿限位运动通道纵向活动的矩形转动杆、活动式安装于矩形转动杆边缘端面的滚珠以及与活动杆之间通过球铰连接且在充入高压气体后，夹紧于矩形转动杆杆体上的矩形活动块；以及线性限位轨迹结构，固定卡放于部件卡放槽内部，且内部设置有对滚珠边缘部位结构产生循环式纵向方位限位的偏心滑槽。

5、优选的，所述弹性往复式限位结构包括矩形空心壳体，矩形空心壳体的一侧中部设置有固定安装转子的转子固定槽，矩形空心壳体的中心设置有纵向活动腔，矩形空心壳体在面向活动杆的一侧设置有纵向滑槽，纵向活动腔的中心安装有纵向限位滑杆，纵向活动腔内置一个沿纵向限位滑杆纵向活动的盘形滑块，盘形滑块的对称侧面设置有一体式且贯通对应纵向滑槽的矩形连接翅，盘形滑块的底部和顶部分别安放有下螺旋弹簧和上螺旋弹簧，矩形空心壳体在位于纵向滑槽侧面的顶端延伸形成一体式的侧护板结构，侧护板结构的中心设置有限位运动通道。

6、优选的，所述下螺旋弹簧和上螺旋弹簧对盘形滑块的作用力偏向盘形滑块运动至侧护板结构方向。

7、优选的，所述限位运动通道位于偏心滑槽内侧的垂直方向。

8、优选的，所述可调式纵向转动结构包括底部限位板，底部限位板的侧面设置有固定安装矩形连接翅的矩形安装槽，底部限位板的一端面安装有贯通限位运动通道且沿限位运动通道纵向活动的矩形转动杆，矩形转动杆在贯通限位运动通道的端部设有内凹式的球体放置槽，球体放置槽中放置有滚珠，矩形转动杆的杆体上安放有可延其纵向滑动的矩形活动块，矩形活动块的一侧设置有与活动杆之间通过球铰连接的副连接板，矩形活动块在面向矩形转动杆各个侧面的内部设置有矩形气体空腔，矩形气体空腔在靠近矩形转动杆的部位嵌入有一个环形橡胶囊，所述矩形活动块中设置有控制矩形气体空腔内部气体的气体阀门。

9、优选的，所述球体放置槽的弧形面与滚珠的曲面保持一致、且球体放置槽的深度为滚珠半径的一半。

10、优选的，所述环形橡胶囊为可形变以及耐磨的橡胶材料制成。

11、优选的，所述线性限位轨迹结构包括可固定卡放于部件卡放槽内部的卡块，所述卡块的中心设置有偏心孔，所述偏心孔的中心区域设置有对滚珠产生限位滑动作用的偏心滑槽。

12、优选的，所述偏心滑槽由对滚珠产生逐步向内压缩的c弧形区域、对滚珠产生逐步向外释放的b弧形区域以及对压缩后的滚珠产生持续限位的a弧形区域构成，且a弧形区域、b弧形区域以及c弧形区域在交汇处均为过渡交汇。

13、优选的，当所述滚珠位于b弧形区域以及c弧形区域的交汇处时，金刚石刀具产生远离加工工件的最大间距，反之，当滚珠位于a弧形区域时，金刚石刀具产生对加工工件的切削功能。

14、与现有技术相比，本发明提供了一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，具备以下有益效果：

15、该可调节的金刚石振动辅助切削装置，采用水平方向的活塞运动方式并结合纵向的线性限位轨迹，使得其能够带动金刚石切削刀具产生水平方向的振动效果，由于其在角度变化部位均采用滚珠以及球铰结构，因此具备摩擦系数小以及活动灵活的特性，从而保证设备能够长时间以高精度方式工作，此外，该装置能够对振动幅度以及振动频率进行有效调节，从而实现切削轨迹的可调节性。

技术特征：

1.一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，包括通过位于侧面中部区域的主连接板(3)对接的上半矩形壳体(1)和下半矩形壳体(2)、设置于上半矩形壳体(1)的上端面和下半矩形壳体(2)下端面的固定板(4)、设置于上半矩形壳体(1)和下半矩形壳体(2)内腔中的部件卡放槽(6)、通过环形板(7)和水平固定杆(9)安放于上述内腔中心部位的驱动电机(8)和活塞运动缸(10)、安放于活塞运动缸(10)内部且可沿其内腔水平运动的活塞体(11)、固定安装于活塞体(11)一端且端部延伸出活塞运动缸(10)内腔一端外围的水平杆(13)、固定安装于活塞体(11)另一端且端部延伸出活塞运动缸(10)内腔另一端外围的金刚石刀具安装架(12)以及通过球铰安装于水平杆(13)端部的活动杆(5)，其特征在于：还包括

2.根据权利要求1所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：所述弹性往复式限位结构(14)包括矩形空心壳体(141)，矩形空心壳体(141)的一侧中部设置有固定安装转子的转子固定槽(148)，矩形空心壳体(141)的中心设置有纵向活动腔(142)，矩形空心壳体(141)在面向活动杆(5)的一侧设置有纵向滑槽(143)，纵向活动腔(142)的中心安装有纵向限位滑杆(1411)，纵向活动腔(142)内置一个沿纵向限位滑杆(1411)纵向活动的盘形滑块(144)，盘形滑块(144)的对称侧面设置有一体式且贯通对应纵向滑槽(143)的矩形连接翅(145)，盘形滑块(144)的底部和顶部分别安放有下螺旋弹簧(149)和上螺旋弹簧(1410)，矩形空心壳体(141)在位于纵向滑槽(143)侧面的顶端延伸形成一体式的侧护板结构(146)，侧护板结构(146)的中心设置有限位运动通道(147)。

3.根据权利要求2所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：所述下螺旋弹簧(149)和上螺旋弹簧(1410)对盘形滑块(144)的作用力偏向盘形滑块(144)运动至侧护板结构(146)方向。

4.根据权利要求3所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：所述限位运动通道(147)位于偏心滑槽(163)内侧的垂直方向。

5.根据权利要求4所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：所述可调式纵向转动结构(15)包括底部限位板(151)，底部限位板(151)的侧面设置有固定安装矩形连接翅(145)的矩形安装槽(152)，底部限位板(151)的一端面安装有贯通限位运动通道(147)且沿限位运动通道(147)纵向活动的矩形转动杆(153)，矩形转动杆(153)在贯通限位运动通道(147)的端部设有内凹式的球体放置槽(154)，球体放置槽(154)中放置有滚珠(155)，矩形转动杆(153)的杆体上安放有可延其纵向滑动的矩形活动块(156)，矩形活动块(156)的一侧设置有与活动杆(5)之间通过球铰连接的副连接板(159)，矩形活动块(156)在面向矩形转动杆(153)各个侧面的内部设置有矩形气体空腔(157)，矩形气体空腔(157)在靠近矩形转动杆(153)的部位嵌入有一个环形橡胶囊(158)，所述矩形活动块(156)中设置有控制矩形气体空腔(157)内部气体的气体阀门(1510)。

6.根据权利要求5所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：所述球体放置槽(154)的弧形面与滚珠(155)的曲面保持一致、且球体放置槽(154)的深度为滚珠(155)半径的一半。

7.根据权利要求6所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：所述环形橡胶囊(158)为可形变以及耐磨的橡胶材料制成。

8.根据权利要求7所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：所述线性限位轨迹结构(16)包括可固定卡放于部件卡放槽(6)内部的卡块(161)，所述卡块(161)的中心设置有偏心孔(162)，所述偏心孔(162)的中心区域设置有对滚珠(155)产生限位滑动作用的偏心滑槽(163)。

9.根据权利要求8所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：所述偏心滑槽(163)由对滚珠(155)产生逐步向内压缩的c弧形区域、对滚珠(155)产生逐步向外释放的b弧形区域以及对压缩后的滚珠(155)产生持续限位的a弧形区域构成，且a弧形区域、b弧形区域以及c弧形区域在交汇处均为过渡交汇。

10.根据权利要求9所述的一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，其特征在于：当所述滚珠(155)位于b弧形区域以及c弧形区域的交汇处时，金刚石刀具产生远离加工工件的最大间距，反之，当滚珠(155)位于a弧形区域时，金刚石刀具产生对加工工件的切削功能。

技术总结
本发明涉及表面加工辅助技术领域，且公开了一种可调节的金刚石振动辅助切削装置，包括弹性往复式限位结构、可调式纵向转动结构以及线性限位轨迹结构，固定卡放于部件卡放槽内部，且内部设置有对滚珠边缘部位结构产生循环式纵向方位限位的偏心滑槽。该可调节的金刚石振动辅助切削装置，采用水平方向的活塞运动方式并结合纵向的线性限位轨迹，使得其能够带动金刚石切削刀具产生水平方向的振动效果，由于其在角度变化部位均采用滚珠以及球铰结构，因此具备摩擦系数小以及活动灵活的特性，从而保证设备能够长时间以高精度方式工作，此外，该装置能够对振动幅度以及振动频率进行有效调节，从而实现切削轨迹的可调节性。

技术研发人员：蒋权
受保护的技术使用者：贵阳学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15