专利名称：一种用于普通车床的数控超声波加工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于普通车床的数控超声波加工装置。
背景技术：
目前，已有的超声波金属表面加工装置主要由超声波发生器和超声加工装置构成，两者 之间通过电缆线相接，超声波发生器为现有技术，如中国专利文献公开号CN1690231公开的 《超声波金属表面加工装置》，该超声波金属表面加工装置由超声波发生器和超声加工装置构 成，两者之间通过电缆线相接，超声波发生器为现有技术，而超声加工装置则是由外壳、压 力检测装置、压力显示器、压块、弹簧、压电陶瓷换能器、半波长复合变幅杆、工具头和风 机构成，在外壳上除设置有压力检测装置及压力显示器外，还设置有一端与压力检测装置相 接、另一端与压块相接的弹簧，压电陶瓷换能器设置在外壳之中并与半波长复合变幅杆的一 端用螺栓紧密连接，半波长复合变幅杆的输出端通过螺栓与工具头紧密连接，外壳的另一端 设置有散热风机。利用该装置对金属表面进行加工可以快速有效的降低加工成本，简化生产 工艺，提高生产效率。
超声波金属表面加工装置目前主要应用在车床上，将超声波发生器和超声加工装置通过 大溜板安装在普通卧式车床的导轨上，借助车床主轴对工件装夹并带动工件旋转，超声波加 工装置在丝杠螺母副螺旋移动进给机构的带动下作直线进给运动。但是进给都是采用手动进 给，加工效率低，工人的劳动强度大，在普通车床上无法对圆弧等复杂型面进行超声波加工。 发明内容
本实用新型针对现有应用在车床上的超声波金属表面加工装置存在的问题，提供一种结 构简单、加工效率高的用于普通车床的数控超声波加工装置。
本实用新型的用于普通车床的数控超声波加工装置采用以下技术方案-该用于普通车床的数控超声波加工装置包括底座、中间导轨、上拖板和旋转刀架，底座 的底面带有燕尾槽，中间导轨通过纵向导轨安装在底座的上面，上拖板通过横向导轨安装在 中间导轨上，上拖板内安装有中间轴，旋转刀架安装在中间轴上，旋转刀架与上拖板之间装 有接线盘和电刷板，接线盘和电刷板之间连接有电刷，中间导轨和上拖板上均安装有丝杠进 给机构，上拖板与旋转刀架之间设有刀架自动换刀机构，旋转刀架上安装有车刀、圆角变幅 杆和外圆变幅杆，圆角变幅杆和外圆变幅杆各与一个换能器连接，换能器与电刷电连接，圆 角变幅杆和外圆变幅杆上均安装有加工刀头，与电刷连接的接线盘通过电缆线与超声波发生 器连接。
旋转刀架与电刷板之间和上拖板与接线盘之间均安装有绝缘垫柱。 中间轴与旋转刀架之间装有密封套，旋转刀架内设有通往密封套的润滑油路。 中间导轨上安装的丝杠进给机构由固定安装在底座上的丝杠螺母、安装在中间导轨上的
电机座以及安装在电机座上的电机和丝杆组成，丝杆固定安装在电机座上，丝杆的一端与电
机连接，丝杆与丝杠螺母螺纹连接。
上拖板上安装的丝杠进给机构与中间导轨上安装的丝杠进给机构的结构一样，其丝杠螺
母安装在中间导轨上。上拖板与旋转刀架之间的刀架自动换刀机构采用蜗轮蜗杆机构，由安装在中间轴下部的 蜗轮、安装在上拖板上的电机和蜗杆组成，蜗杆安装在上拖板内并与蜗轮啮合，蜗杆的一端 与电机连接，蜗轮上带有螺杆，与旋转刀架形成螺旋移动机构，另外，该机构还包括在旋转 刀架与上拖板之间设有定位装置。
加工刀头可以采用中国专利文献公开号CN200946158公开的《滚珠式刀头》。
工作时，通过接线盘接通电源给超声波发生器供电，将底座燕尾通过压板与车床大拖板 燕尾相连接，并用紧定螺钉固定。在电机的驱动下，中间导轨和上拖板分别在两个方向运动， 从而可实现对外圆面及带有R弧的零件表面进行超声波表面加工。另外，在刀架转动机构的 带动下可实现刀架自动旋转换刀，分别完成车削、外圆面超声波加工和圆弧面超声波加工。
本实用新型能够具有自动换刀结构，效率高， 一次装夹能够完成车削、外圆面超声波加 工和圆弧面超声波加工，加工精度高，降低了工人的劳动强度，能够实现外圆面及带有R弧 等复杂型面的零件表面的超声波表面加工，解决了在普通车床上无法加工圆弧等复杂型面的 难题。
图1是本实用新型的立体结构示意图。 图2是本实用新型的结构主视图。 图3是图2的右视图。 图4是图2的俯视图。 图5是图4中A-A线的剖视图。
图中1、中间轴，2、上盖，3、轴承，4、密封套，5、上拖板，6、电刷，7、旋转刀架， 8、接线盘，9、电刷板，10、绝缘垫柱，11、蜗轮，12、底座，13、中间导轨，14、丝杠螺 母，15、电机座，16、电机，17、联轴器，18、螺母安装板，19、丝杠，20、压板，21、行 程开关压头，22、楔铁，23、圆角变幅杆，24、锥套，25、压紧法兰，26、外圆变幅杆，27、 电机，28、电机座，29、蜗杆，30、端盖，31、弹性法兰盘，32、压力显示装置，33、车刀， 34、定位齿盘。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的用于普通车床的数控超声波加工装置主要包括底座12、中间 导轨13、上拖板5和旋转刀架7。参见图2，底座12的底面带有燕尾槽，通过压板20固定 安装在普通车床的大拖板的燕尾导轨上。中间导轨13的上下面分别设有纵向燕尾槽和横向燕 尾槽，中间导轨13通过燕尾导轨安装在底座12的上面，可以在底座12上移动，通过行程开 关控制中间导轨13的行程。燕尾导轨内设有楔铁22 (参见图3)。上拖板5安装在中间导轨 13上，两者也是通过燕尾导轨连接，上拖板5可在中间导轨13上移动，上拖板5上设有行 程开关压头21 (参见图3)，通过行程开关控制上拖板5的行程。上拖板5内安装有中间轴1， 中间轴1的下部通过轴承安装有蜗轮11，上部通过轴承3安装有旋转刀架7，中间轴1与旋 转刀架7之间装有密封套4，在旋转刀架7上设有保护中间轴1的上盖2，旋转刀架7内设有 通往密封套4的润滑油路。由于上拖板5和中间导轨13之间是横向燕尾导轨而中间导轨13 与底座8之间是纵向燕尾导轨，所以中间导轨13和上拖板5能够分别在两个方向运动。旋转 刀架7与上拖板5之间密闭装有为超声波发生器提供电源的接线盘8和电刷板9，接线盘8和电刷板9之间连接有电刷6，旋转刀架7与电刷板9之间和上拖板5与接线盘8之间均安 装有绝缘垫柱IO。通过接线盘接通电源给超声波发生器供电。这样，当旋转刀架7转动换刀 时，电源线不受影响。
中间导轨13上安装有丝杠进给机构,该机构包括固定安装在底座12上的螺母安装板18、 安装在螺母安装板18上的丝杠螺母14、安装在中间导轨13上的电机座15以及安装在电机 座15上的电机16和丝杆19，丝杆19通过左右两个推力轴承固定安装在电机座15上，并且 丝杆19的一端通过联轴器17与电机16连接，丝杆19与丝杠螺母14螺纹连接。电机16带 动丝杆19转动，由于丝杠螺母14固定不动，所以丝杆19带动中间导轨13、电机座15和电 机16—起在底座12上移动。如图3所示，上拖板5上也安装有丝杠进给机构，该机构与中 间导轨13上安装的丝杠进给机构的结构一样，其固定丝杠螺母安装在中间导轨13上。
上拖板5与旋转刀架7之间设有刀架自动换刀机构，参见图4，该机构采用蜗轮蜗杆机 构，由安装在中间轴l下部的蜗轮ll、安装在上拖板5上的电机座28、安装在电机座28上 的电机27和蜗杆29组成，蜗杆29通过两个端盖30安装在上拖板5内，并且蜗杆29的一端 与电机27连接，蜗杆29与蜗轮11啮合。电机27带动蜗杆29转动，蜗杆29带动蜗轮11转 动，蜗轮11再带动旋转刀架7转动。刀架自动换刀机构还包括旋转刀架7与上拖板5之间的 定位装置，该装置采用齿盘定位，在旋转刀架7与上拖板5上安装有定位齿盘34 (参见图2 和图3)。蜗轮ll上带有螺杆，与旋转刀架7形成螺旋移动机构，蜗轮11转动时旋转刀架7 能够向上或向下运动，当旋转刀架7上的定位装置与上拖板5脱开时，旋转刀架7随蜗轮11 一起旋转。
如图1所示，旋转刀架7上安装有车刀33、圆角变幅杆23和外圆变幅杆26,车刀33安 装在圆角变幅杆23的右上角(参见图1)。如图5所示，弹性法兰盘31连接在旋转刀架7上， 外圆变幅杆26连接在弹性法兰盘31上，锥套24连接在外圆变幅杆26上，并通过压紧法兰 25压紧，压紧法兰25通过螺钉连接在弹性法兰盘31上，压紧法兰25上安装有压力显示装 置32。压力显示装置32包括CN1690231公开的《超声波金属表面加工装置》中的压力检测 装置和压力显示器。圆角变幅杆23和外圆变幅杆26的安装结构和固定方式是一样的。圆角 变幅杆23和外圆变幅杆26均与一个CN1690231公开的《超声波金属表面加工装置》中所述 的换能器连接，换能器与电刷电连接，与电刷连接的接线盘通过电缆线与超声波发生器连接。 圆角变幅杆23和外圆变幅杆26上均安装有加工刀头，加工刀头可以采用中国专利文献公开 号CN200946158公开的《滚珠式刀头》。
本实用新型的工作过程如下
通过刀架自动换刀机构实现旋转刀架7的自动换刀，当需要换刀时，通过指令控制电机 27首先动作，带动蜗杆29旋转，蜗杆29带动蜗轮11旋转，蜗轮11上的螺杆与旋转刀架7 啮合，旋转刀架7作直线向上运动，当旋转刀架7上的定位装置与上拖板5脱开时，旋转刀 架7随蜗轮11一起旋转，当旋转到相应的位置时，电机27作反方向运动，此时旋转刀架7 作直线向下运动，从而将旋转刀架7锁紧。通过刀架自动换刀机构将车刀自动旋转到相应的 位置，按照工件的要求将工件车削到相应尺寸；将圆角变幅杆23旋转到相应的位置，通过数 控程序完成圆弧面等复杂型面的超声波表面加工；将外圆变幅杆26旋转到相应的位置，通过 数控程序和普通车床结合一起完成外圆面的超声波表面加工。
权利要求1.一种用于普通车床的数控超声波加工装置，包括底座、中间导轨、上拖板和旋转刀架，底座的底面带有燕尾槽，其特征是中间导轨通过纵向导轨安装在底座的上面，上拖板通过横向导轨安装在中间导轨上，上拖板内安装有中间轴，旋转刀架安装在中间轴上，旋转刀架与上拖板之间装有接线盘和电刷板，接线盘和电刷板之间连接有电刷，中间导轨和上拖板上均安装有丝杠进给机构，上拖板与旋转刀架之间设有刀架自动换刀机构，旋转刀架上安装有车刀、圆角变幅杆和外圆变幅杆，圆角变幅杆和外圆变幅杆各与一个换能器连接，换能器与电刷电连接，圆角变幅杆和外圆变幅杆上均安装有加工刀头，与电刷连接的接线盘通过电缆线与超声波发生器连接。
2. 根据权利要求1所述的用于普通车床的数控超声波加工装置，其特征是所述旋转刀架与 电刷板之间和上拖板与接线盘之间均安装有绝缘垫柱。
3. 根据权利要求1所述的用于普通车床的数控超声波加工装置，其特征是所述中间轴与旋 转刀架之间装有密封套，旋转刀架内设有通往密封套的润滑油路。
4. 根据权利要求1所述的用于普通车床的数控超声波加工装置，其特征是所述中间导轨上 安装的丝杠进给机构由固定安装在底座上的丝杠螺母、安装在中间导轨上的电机座以及安装 在电机座上的电机和丝杆组成，丝杆固定安装在电机座上，丝杆的一端与电机连接，丝杆与 丝杠螺母螺纹连接。
5. 根据权利要求1所述的用于普通车床的数控超声波加工装置，其特征是所述上拖板与旋 转刀架之间刀架自动换刀机构采用蜗轮蜗杆机构，由安装在中间轴下部的蜗轮、安装在上拖 板上的电机和蜗杆组成，蜗杆安装在上拖板内并与蜗轮啮合，蜗杆的一端与电机连接，蜗轮 上带有螺杆，与旋转刀架形成螺旋移动机构，另外，该机构还包括在旋转刀架与上拖板之间 设有定位装置。
专利摘要本实用新型提供了一种用于普通车床的数控超声波加工装置。该装置包括底座、中间导轨、上拖板和旋转刀架，底座的底面带有燕尾槽，中间导轨通过纵向导轨安装在底座的上面，上拖板通过横向导轨安装在中间导轨上，上拖板内安装有中间轴，旋转刀架安装在中间轴上，旋转刀架与上拖板之间装有接线盘和电刷板，接线盘和电刷板之间连接有电刷，中间导轨和上拖板上均安装有丝杠进给机构，上拖板与旋转刀架之间设有刀架自动换刀机构，旋转刀架上安装有车刀、圆角变幅杆和外圆变幅杆，两个变幅杆上均安装有加工刀头，并且各与一个换能器连接。本实用新型效率高，一次装夹能够完成车削、外圆面超声波加工和圆弧面超声波加工，加工精度高。
文档编号B06B1/06GK201357233SQ20092002340
公开日2009年12月9日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者李超群, 鞠远明 申请人:山东华云机电科技有限公司