一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置的製作方法
2023-05-01 12:59:21
專利名稱：一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置的製作方法
技術領域：
本發明提供一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置，它涉及一種超聲振動鏟削加工裝置，特別是適用於塗覆在複雜曲面上厚度比較薄的、有倒角要求的塗層邊緣加工的一種超聲縱向振動倒角裝置，屬於塗層材料切削加工和塗層材料切削設備部件技術領域。
背景技術：
在現有技術條件下，塗覆於複雜曲面上的高分子塗層材料完全固化、乾燥以後，硬度很大。採用基於傳統加工技術的可攜式裝置加工時，加工過程中產生的切削力比較大、工具穩定性很差，造成塗層表面質量很差，而且很容易損傷曲面表層的保護薄膜。超聲振動加工是一種特種加工方法，對於難加工材料尤其是硬度比較高的材料有著特殊的工藝效果。 一般情況下，超聲振動加工技術分為三種形式縱向振動、扭轉振動、彎曲振動。其中縱向振動應用的最廣泛、技術理論成熟。目前超聲縱向振動加工應用時，多數都是應用在鑽床、車床上，而應用於可攜式輕巧的超聲振動裝置很少。這無疑限制了振動加工的應用範圍。應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置是一種新型的倒角加工裝置。通過工具自身的超聲縱向振動進行鏟削，實現對工件的加工。由於刀具沿工具的軸線方向以幾萬赫茲頻率做往復運動，對塗層材料進行往復斷續的切削加工，實現了獨特的加工效果；超聲振動加工具有極強的微量精密切削能力，實際切深非常接近理論切深，顯著提高塗層材料加工精度和表面質量。超聲振動加工的切削力為脈衝型，因此該裝置的切削力幅值更加的小，加工過程更穩定。
發明內容
1、目的本發明的目的是提供一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置。該裝置克服了現有技術的不足，採用刀具自身的高頻振動切削塗層材料，使得振動加工技術在塗層材料領域得到廣泛應用。2、技術方案見圖1，本發明一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置，該裝置由外殼組件1、超聲振動組件2、定位支撐組件3組成。它們之間的位置連接關係是定位支撐組件3安裝外殼組件1外部，超聲振動組件2安裝在外殼組件1內部。所述外殼組件1，包括有襯套11、前外筒12、中外筒13、後外筒14、電纜壓片15、壓緊螺栓16。外殼組件1沿縱向軸線順次布局為組件1，包括有襯套11、前外筒12、中外筒 13、後外筒14、電纜壓片15。其間關係是襯套11外形為圓筒形，安裝在前外筒12前半部分的內前端，兩埠齊平；前外筒12外形為圓筒形，它通過其一埠設置的內螺紋安裝在中外筒13的前端設置的外螺紋上；中外筒13敞口端設置的內螺紋和後外筒14敞口端設置的內螺紋分別安裝在後蓋板25設置的外螺紋上，電纜壓片15通過壓緊螺栓16A、16B、16C 及16D安裝在後外筒14尾部上。該襯套11是圓筒形件，它可以有效地防止超聲振動組件 2中的變幅杆23、縱振激勵源M的磨損；該前外筒12是圓筒形件，其上中部設置有4個螺紋孔。該中外筒13呈「奶瓶狀」，瓶口設置有外螺紋，瓶底設置有內螺紋；該後外筒14是階梯形筒狀零件，大端設有內螺紋；該電纜壓片15是半個圓筒形件，其上設置有4個臺階孔用於安裝壓緊螺栓。所述超聲振動組件2，包括有鏟刀21、壓緊螺栓22、變幅杆23、縱振激勵源對、後蓋板25、墊片沈、緊固螺栓27。超聲振動組件2沿縱向軸線順次布局為鏟刀21、壓緊螺栓22、 變幅杆23、縱振激勵源M、後蓋板25、墊片沈、緊固螺栓27。其間關係是鏟刀21安裝在變幅杆23前半部分，通過壓緊螺栓22固定，縱振激勵源M安裝在變幅杆23和後蓋板25之間，通過緊固螺栓27與墊片沈壓緊，後蓋板25為階梯形件。該振動形式為縱向振動，它通過縱振激勵源對、變幅杆23和後蓋板25、緊固螺栓27壓緊實現，保證了縱振激勵源M上的陶瓷片在振動過程中不會破碎。墊片沈可以有效地防止壓緊過程中後蓋板25的轉動， 保證結合面的緊密性。該鏟刀21是「鏟」狀零件；該變幅杆23是一端帶有錐臺的階梯型零件；該後蓋板25是中間帶有通孔的圓柱形零件；該墊片26、壓緊螺栓22、緊固螺栓27和縱振激勵源M是按需選購的標準件。所述定位支撐組件3，由定位尺31、緊固螺釘32、支撐筒33、緊固螺釘34、定位珠 35等組成；其間關係是定位尺31通過緊固螺釘32安裝在支撐筒33前端的兩支承柱上， 定位珠35以過盈配合的方式安裝在支撐筒33前端、支撐筒33安裝在前外筒12外緣，通過緊固螺釘34固定。該定位尺31是帶有兩個支撐點的片狀零件；該緊固螺釘32是按需選購的標準件；該支撐筒33是一端帶有兩個凸出支承柱的筒狀零件；該緊固螺釘34是按需選購的標準件；該定位珠35是市購的鋼珠。3、優點及功效本發明一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置。裝置優點在於 (1)通過三點定位原理，可以在不損傷複雜曲面表層保護薄膜的前提下，實現對塗層材料邊緣部分的倒角加工。(2)通過在刀杆上安裝不同的刀具，可以實現振動鏟削和刮削等幾種加工工藝。( 通過在前外筒內部鑲嵌黃銅襯套，降低了其與變幅杆的摩擦係數，減小了變幅杆在高頻振動時的磨損，延長了使用壽命。(4)通過把變幅杆的的過度面設計成梯形，提高了振動加工的帶載能力和穩定性，降低了振動時的發熱量，可以較長時間的工作。( 本裝置為可攜式工具，不受加工場地空間的限制，具有極大的使用性。
圖1是本發明一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置的外部結構圖。圖2是外殼組件1的結構3是外殼組件1的爆炸示圖。圖4是超聲振動組件2的結構圖。圖5是超聲振動組件2的爆炸示圖。圖6是定位支撐組件3的結構圖。圖7是定位支撐組件3的爆炸示圖。圖中序號和符號說明如下圖中1.外殼組件 11.襯套12.前外筒 13.中外筒14後外筒
15電纜壓片 16A.壓緊螺栓16B.壓緊螺栓16C.壓緊螺栓16D.壓緊螺栓 111.過盈面
4112.通孔121.過盈孔122.內螺紋123A.內螺紋孔123B.內螺紋孔123C.內螺紋孔123D.內螺紋孔131.外螺紋132.內螺紋141.內螺紋142A.內螺紋孔142B.內螺紋孔142C.內螺紋孔142D.內螺紋孔143.電纜孔151.電纜孔152A.通孔152B.通孔153C.通孔153D.通孔2.超聲振動組21.鏟刀22.緊固螺栓23.變幅杆24.級振激勵源件25.後蓋板26.墊片27.緊固螺栓231.安裝孔M2.孔(上半孔+下半螺紋孔)233.螺紋孔234.貼合面241.通孔242.貼合面243.貼合面251A.貼合面251B.貼合面252.通孔253A.過線槽253B.過線槽254A.外螺紋254B.外螺紋261.貼合面262.通孔3.定位支撐組31.定位尺311.支撐點312.支撐點313.安裝面件314.通孔32.緊固螺釘33.支撐筒331.內螺紋孔332.安裝面333.安裝孔334.通孔335A.通孔335B.通孔335C.通孔335D.通孔336.通孔34A.緊固螺釘34B.緊固螺釘34C.緊固螺釘34D.緊固螺釘35.定位珠
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。請參見圖1所示，本發明一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置，該裝置由外殼組件1、超聲振動組件2、定位支撐組件3組成。它們之間的位置連接關係是定位支撐組件3安裝外殼組件1外部，超聲振動組件2安裝在外殼組件1內部。所述外殼組件1參見圖2、圖3，由襯套11、前外筒12、中外筒13、後外筒14、電纜壓片15和壓緊螺栓16A、16B、16C、16D組成。外殼組件1沿縱向軸線順次布局為組件1，包括有襯套11、前外筒12、中外筒13、後外筒14、電纜壓片15和壓緊螺栓16A、16B、16C、16D。該襯套11為圓筒形，設有過盈面111、通孔112，通孔112用於安裝變幅杆23;該前外筒12為圓筒形，設有過盈孔121、內螺紋122、內螺紋孔123A、123B、123C、123D(四個螺紋孔沿圓周均勻分布)，過盈孔121用於安裝過盈面111 ；中外筒13設有外螺紋131、內螺紋132，其外螺紋131與前外筒12的內螺紋122連接，其內螺紋132與後蓋板25的外螺紋254A連接。後外筒14，設有內螺紋141、內螺紋孔142A、142B、142C、142D、電纜孔143，內螺紋141與後蓋板25的外螺紋254B連接，電纜孔143用於穿電纜；電纜壓片15設有電纜孔 151、通孔 152A、152B、152C、152D ；壓緊螺栓 16A、16B、16C、16D 分別穿過通孔 152A、152B、 152C、152D連接在內螺紋孔142A、142B、142C、142D，將電纜壓緊。所述超聲振動組件2參見圖4、圖5，包括有鏟刀21、緊固螺栓22、變幅杆23、縱振激勵源對、後蓋板25、墊片沈和緊固螺栓27。超聲振動組件2沿縱向軸線順次布局為鏟刀 21、壓緊螺栓22、變幅杆23、縱振激勵源對、後蓋板25、墊片26、緊固螺栓27。該變幅杆23為錐型變幅杆，設有安裝孔231、通孔232、螺紋孔233 ；鏟刀21插入安裝孔231，緊固螺栓22穿過通孔232將鏟刀21夾緊，其中通孔232上半部分為光孔，下半部分為螺紋孔；縱振激勵源M設有通孔對1，該件為市購的郎之萬換能器。後蓋板25為階梯型件，設置有通孔252、過線槽253A、253B、外螺紋254A、2MB，過線槽253A、25!3B用於過電線，外螺紋254A、254B分別與中外筒13的內螺紋132、後外筒14的內螺紋141連接；墊片 26為市購件，設置有通孔沈2 ；緊固螺栓27順次穿過通孔沈2、通孔252連接在螺紋孔233 上，將縱振激勵源M夾緊。為了保證超聲振動的能量儘可能沿著變幅杆23向著鏟刀21的方向傳播，故變幅杆23應選聲阻較小TC4的材料，後蓋板25選用聲阻較大的45#鋼。同時為了保證振動的功效，貼合面234、M2、M3、251A、25IB精加工後進行研磨處理，保證0. 8的表面粗糙度。加墊片26是為了可以有效防止貼合面251B、貼合面261之間的轉動，使得夾緊力更均勻的分布在整個貼合面251A圓域內。所述定位支撐組件3參見圖6、圖7，由定位尺31、緊固螺釘32、支撐筒33、緊固螺釘34A、緊固螺釘34B、緊固螺釘34C、緊固螺釘34D、定位珠35等組成。該定位尺31是帶有兩個支撐點311、312的片狀零件，它設置有支撐點311、312、 安裝面313、通孔314 ；支撐筒33是一端帶有兩個凸出支承柱的筒狀零件，設有內螺紋孔 331、安裝面332、安裝孔333、通孔334、通孔335A、335B、335C、335D (四個通孔沿圓周均勻分布)、通孔336，定位珠35以過盈配合的方式安裝在支撐筒33前端安裝孔333內，支撐筒33 通過通孔336安裝在前外筒12上，緊固螺釘34A、34B、34C、34D穿過通孔335A、3!35B、335C、 335D連接在內螺紋孔123A、123B、123C、123D，將支撐筒33鎖緊。定位珠35、支撐點311、 312三點形成三點定位原理，確保曲面表層的保護薄膜在加工過程中不受損傷，從而滿足苛刻的加工要求。本發明一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置。滿足了超聲振動分離切削的條件，依據超聲振動加工的微細切削能力，實現了對塗層材料的精密加工。同時由於工具輕巧便攜、加工能力強，加工效率高，不損傷曲面表層的保護薄膜，並能保證加工精度和表面質量，增加了超聲振動加工的應用範圍。
權利要求
1. 一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置，其特徵在於該裝置由外殼組件(1)、超聲振動組件O)、定位支撐組件C3)組成；定位支撐組件C3)安裝外殼組件(1)外部，超聲振動組件( 安裝在外殼組件(1)內部；所述外殼組件(1)，包括有襯套(11)、前外筒(12)、中外筒(13)、後外筒(14)、電纜壓片(15)、壓緊螺栓(16)；外殼組件(1)沿縱向軸線順次布局為襯套(11)、前外筒(12)、中外筒(13)、後外筒(14)、電纜壓片(15)；該襯套(11)外形為圓筒形，安裝在前外筒(12)前半部分的內前端，兩埠齊平；該前外筒(1 外形為圓筒形，它通過其一埠設置的內螺紋安裝在中外筒(1 的前端設置的外螺紋上；該中外筒(1 敞口端設置的內螺紋和後外筒 (14)敞口端設置的內螺紋分別安裝在後蓋板0 設置的外螺紋上，該電纜壓片(1 通過壓緊螺栓(16A)、(16B)、(16C)及(16D)安裝在後外筒(14)尾部上；該襯套(11)是圓筒形件，它有效地防止超聲振動組件O)中的變幅杆(23)、縱振激勵源04)的磨損；該前外筒 (12)是圓筒形件，其上中部設置有4個螺紋孔；該中外筒(1 呈「奶瓶狀」，瓶口設置有外螺紋，瓶底設置有內螺紋；該後外筒(14)是階梯形筒狀零件，大端設置有內螺紋；該電纜壓片(1 是半個圓筒形件，其上設置有4個臺階孔用於安裝壓緊螺栓；所述超聲振動組件0)，包括有鏟刀(21)、壓緊螺栓(22)、變幅杆(23)、縱振激勵源 (M)、後蓋板(25)、墊片( )、緊固螺栓(XT)；超聲振動組件( 沿縱向軸線順次布局為鏟刀(21)、壓緊螺栓(22)、變幅杆(23)、縱振激勵源(M)、後蓋板(25)、墊片( )、緊固螺栓 (27)；鏟刀安裝在變幅杆前半部分，通過壓緊螺栓0 固定，縱振激勵源04) 安裝在變幅杆和後蓋板0 之間，通過緊固螺栓(XT)與墊片06)壓緊，後蓋板05) 為階梯形件；該振動形式為縱向振動，它通過縱振激勵源04)、變幅杆和後蓋板05)、 緊固螺栓(XT)壓緊實現，保證了縱振激勵源04)上的陶瓷片在振動過程中不會破碎；墊片06)有效地防止壓緊過程中後蓋板0 的轉動，保證結合面的緊密性；該鏟刀是 「鏟」狀零件；該變幅杆是一端帶有錐臺的階梯型零件；該後蓋板0 是中間帶有通孔的圓柱形零件；該墊片06)、壓緊螺栓0 、緊固螺栓(27)和縱振激勵源04)是按需選購的標準件；所述定位支撐組件C3)，由定位尺(31)、緊固螺釘(3 、支撐筒(3 、緊固螺釘(34)和定位珠(3 組成；定位尺(31)通過緊固螺釘(3 安裝在支撐筒(3 前端的兩支承柱上， 定位珠(3 以過盈配合的方式安裝在支撐筒(3 前端，支撐筒(3 安裝在前外筒(12) 外緣，通過緊固螺釘(34)固定；該定位尺(31)是帶有兩個支撐點的片狀零件；該緊固螺釘 (32)是按需選購的標準件；該支撐筒(3 是一端帶有兩個凸出支承柱的筒狀零件；該緊固螺釘(34)是按需選購的標準件；該定位珠(35)是市購的鋼珠。
全文摘要
本發明一種應用於複雜曲面的超聲振動倒角裝置，該裝置由外殼組件、超聲振動組件、定位支撐組件組成；定位支撐組件安裝外殼組件外部，超聲振動組件安裝在外殼組件內部。本裝置的超聲高頻振動是壓電陶瓷激勵，它採用合理的參數設計，降低了裝置的發熱，提高了加工效率；通過三點定位原理，限制了刀具與保護薄膜的距離，使得曲面表層的保護薄膜在加工過程中不受損傷，滿足了超聲振動分離切削的條件，實現了對塗層材料的精密加工。由於本發明輕巧便攜、刀具加工的角度可調，並能保證加工精度和表面質量，增加了超聲振動加工的應用範圍。它在非金屬金屬切削加工技術領域裡具有較好的實用價值和廣闊的應用前景。
文檔編號B23D79/02GK102554359SQ20111041435
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月13日 優先權日2011年12月13日
發明者周國華, 姜興剛, 張國華, 張德遠, 李 誠, 王力強, 秦曉東 申請人:北京航空航天大學