专利名称：数控车床用超声波金属表面加工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控车床用超声波金属表面加工装置。
背景技术：
目前，己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已应用于普通卧式车床、立式车床等普通设备，由于超声波金 属表面加工装置为机电一体化产品范畴，在应用于数控设备中要解决电路、油路以及多套装 置转换的自动化控制等问题，目前产品对于这些问题没有有效的解决方式，影响了自动化控 制。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种具有结构简单，使用方便，可有效 降低生产成本，提高多套设备转换效率和自动化程度，进而提高生产效率等优点的数控车床 用超声波金属表面加工装置。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案
一种数控车床用超声波金属表面加工装置，它包括与数控车床连接的中拖板，在中拖板 一端设有第一刀架；在中拖板的另一端设有第二刀架；第二刀架与中拖板间设有滑动装置， 滑动装置通过传动机构与第一电机连接；第二刀架还与第二电机连接，同时在第二刀架上设 有外圆变幅杆装置和圆角变幅杆装置，两者上分别装有超声波刀具头；两变幅杆装置分别与 第二刀架的供电装置电连接，该供电装置通过电缆线与外部电源连接。
所述第二刀架结构为，它包括刀架体，刀架体上端安装护盖，下端设有下刀座，在刀架 体内设有纵向贯穿的中间轴，中间轴上端与护盖内的固定柱连接，中间轴下端与下刀座连接； 在固定柱周边为供电装置，供电装置与发讯盘和发讯支座连接，发讯支座与压套连接，压套 则与护盖和刀架体连接；同时在刀架体内部中间轴的周边则设有相配合的螺杆，螺杆外部设 有离合装置，离合装置下部侧面是夹紧轮，夹紧轮下部侧面为外齿圈；在下刀座内安装刀架 传动装置，刀架传动装置与螺杆连接，同时刀架传动装置还与第二电机连接。
所述滑动装置包括上滑块、螺母和丝杠，螺母与丝杠连接，丝杠与传动机构连接，螺母 与上滑块连接，第二刀架安装在上滑块上。
所述供电装置包括外绝缘盖和内绝缘盖；在内绝缘盖内侧设有内绝缘盘，内绝缘盘内侧 设有内导电；在外绝缘盖下部设有多层交错排列的外绝缘盘和外导电，最后一层外绝缘盘与 外导电护罩连接；各个内导电与各个外导电为一一对应，每对相对应的内导电与外导电分别 与外圆变幅杆装置和圆角变幅杆装置电连接。
所述外齿圈还与刀架体连接，夹紧轮内侧与螺杆螺纹连接，夹紧轮下端通过齿形结构分 别与外齿圈和下刀座啮合，夹紧轮内部对称装有两组离合装置。
所述离合装置包括离合盘、离合销、反靠销、反靠盘以及弹簧；反靠盘下端与下刀座连 接，反靠盘上端与反靠销连接，反靠销与离合销间通过弹簧连接，离合销上端与离合盘配合，在反靠盘和离合盘上分别开有两个对称的定位槽，离合盘与螺杆连接，离合盘上端通过推力 轴承与密封套下端连接，密封套上端通过推力轴承与止退圈连接，同时密封套还与中间轴连 接，止退圈上部则与大锁紧螺母连接。
所述刀架传动装置包括蜗杆和蜗轮，其中，蜗杆通过联轴器与第二电机连接，蜗杆另一 端与蜗轮啮合，蜗轮下端通过推力轴承与中间轴连接，蜗轮上端通过键与螺杆连接。
所述外圆变幅杆装置和圆角变幅杆装置分别为外圆变幅杆和圆角变幅杆，其中外圆变幅 杆和圆角变幅杆外部分别设有一个锥套，外圆变幅杆和圆角变幅杆通过各自相应的压紧法兰 将自身以及锥套与弹片连接，弹片则与刀架体连接，外圆变幅杆和圆角变幅杆后部均与换能 器连接，两个换能器与供电装置中的内导电和外导电连接。圆角变幅杆和外圆变幅杆外端上 均安装有超声波加工刀具头，该刀具头为现有技术。
所述传动结构为一组相互啮合的锥齿轮组。
数控车床自动化程度高、加工效率均比较高，但加工的工件表面粗糙度不够，满足不了 多数用户的生产要求，超声波加工刀具的主要优势是加工后的工件表面粗糙度较低。利用数 控车床车削后的尺寸精度较好，在此基础上，通过增设两把超声波加工刀具可对工件不同表
面的粗糙度进一步改善，并同时提高金属表面的显微硬度和耐磨性，消除表面微观缺陷，提 高疲劳强度，而且实现一次装夹完成车削和超声波加工两种功能，车削和超声波加工均实现 自动化控制，提高了加工效率、节约加工成本。
本实用新型的第二刀架利用下刀座通过螺钉与上滑块连接，螺母与丝杠螺纹连接，丝杠 与传动机构连接，传动机构另一端与第一电机连接，这样通过第一电机的转动，利用传动机 构实现上滑块的直线进给运动，第一刀架和第二刀架均可自动旋转换刀，第一刀架上装有车 刀，完成车削功能，第二刀架上设置有加工圆弧面和外圆面的超声波加工装置，以对外圆面
及带有R弧和曲面的零件表面进行超声波表面加工。
第二刀架的旋转换刀过程为第二刀架的中间轴通过螺钉与下刀座连接，密封套通过紧
定螺钉与中间轴连接；第二电机通过联轴器与蜗杆连接，蜗杆另一端与蜗轮啮合，蜗轮下端 通过推力轴承与中间轴连接，上端通过键与螺杆连接，螺杆通过销与离合盘连接，离合盘的 上端通过推力轴承与密封套的下端连接，密封套的上端通过推力轴承与止退圈连接，大锁紧 螺母与中间轴螺纹连接，并将止退圈、密封套、离合盘、螺杆和蜗轮等件压紧，这些件与中 间轴在轴向方向相对固定；外齿圈通过螺钉与刀架体连接，外齿圈通过销与夹紧轮连接，夹 紧轮内侧与螺杆螺纹连接，夹紧轮下端通过齿形结构分别与外齿圈和下刀座啮合，夹紧轮内 部对称装有两组离合装置，其中包括离合销、反靠销以及弹簧；反靠盘通过螺钉与下刀座连 接，反靠盘上端与反靠销连接，在反靠盘和离合盘上分别开有两个对称的定位槽。在工作时， 第二电机带动蜗杆转动，蜗轮作相应的旋转，蜗轮通过键带动螺杆转动，螺杆通过螺纹结构 带动夹紧轮作直线向上运动，当夹紧轮与下刀座啮合的齿形结构脱开时，离合盘在离合销与 弹簧的作用下带动夹紧轮转动，夹紧轮通过销带动外齿圈转动，外齿圈带动刀架体转动，当 转到相应的位置时，第二电机在程序指令的控制下作反向旋转，此时，离合销与离合盘作相 对滑动，并压縮弹簧，使反靠销通过反靠盘上的定位槽定位，这时，夹紧轮作直线向下运动， 并将外齿圈和刀架体压紧，电机停止转动，这就是第二刀架部分转动换刀的全过程。第二刀 架上分别安装的外圆变幅杆和圆角变幅杆则通过各自连接的换能器与第二刀架中的供电装置 电连接，实现超声波加工。实现超声波表面加工还应有与变幅杆相连接的刀头，关于刀头的 专利请参考专利中国专利文献公开号CN200946158公开了一种《滚珠式刀头》和中国专 利CN1690231公开的《超声波金属表面加工装置》。 本实用新型的有益效果是
1、 车刀和超声波加工部分均可实现自动换刀，效率高；
2、 无污染；
3、 一次装夹可完成车削和超声波表面加工，加工精度高；同时提高金属表面的显微硬度4、 和耐磨性，消除表面微观缺陷，提高疲劳强度。
5、 降低了工人的劳动强度。
6、 能够完成外圆面及带有R弧等复杂型面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为本实用新型的结构示意图； 图2为图1的俯视图； 图3为第二刀架的结构示意图； 图4为第二刀架与刀具的连接结构示意图。
其中，l.第一刀架，2.中拖板，3.第二电机，4.传动机构，5.第一电机，6.外圆变幅杆，7. 圆角变幅杆，8.第二刀架，801.护盖，802.外绝缘盖，803.外绝缘盘，804.外导电，805.外导电 罩，806.发讯支座,807.密封套，808.离合销，809.夹紧轮,810.外齿圈，811.下刀座，812. 蜗杆，813.中间轴，814.螺杆，815.蜗轮，816.反靠盘，817.反靠销，818.刀架体，819.止退圈， 820.大锁紧螺母，821.压套，822.内导电，823.内绝缘盘，824.内绝缘盖，825.固定柱，826. 离合盘，827.发讯盘，828.定位槽，829.油路，9.上滑块，IO.螺母，ll.丝杠，12.锥套，13.压 紧法兰，14.弹片，15.换能器。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
图1、图2中，数控车床用超声波金属表面加工装置，它包括与数控车床的大拖板相连 接的中拖板2，在中拖板2—端设有第一刀架1;在中拖板2的另一端设有第二刀架8;第二 刀架8与中拖板2间设有滑动装置，滑动装置通过传动机构4与第一电机5连接；第二刀架 8还与第二电机3连接，同时在第二刀架8上设有外圆变幅杆装置和圆角变幅杆装置，外圆 变幅杆装置和圆角变幅杆装置分别为外圆变幅杆6和圆角变幅杆7，如图4所示，外圆变幅 杆6和圆角变幅杆7外部均设有锥套12，并通过各自的压紧法兰13将锥套12和自身与相应 的弹片14连接，弹片14则通过螺钉与刀架体818连接。外圆变幅杆6和圆角变幅杆7还分 别与相应的换能器15连接，各换能器15与第二刀架8中的供电装置电连接。外圆变幅杆6 和圆角变幅杆7的外端则安装超声波刀具头。滑动装置包括上滑块9、螺母10和丝杠11，上 滑块9与下刀座811连接，上滑块9还与丝杠11螺纹连接，丝杠11则与传动机构4连接。 传动机构4为一组相互啮合的锥齿轮组。
图3中，第二刀架8结构为，它包括刀架体818，刀架体818上端安装护盖801，下端设 有下刀座811，在刀架体818内设有纵向贯穿的中间轴813，中间轴813上端与护盖801内的 固定柱825连接，中间轴.813下端与下刀座811连接；在固定柱825周边为供电装置，供电 装置与发讯支座806和发讯支座连接，发讯支座806与压套821连接，压套821则与护盖801 和刀架体818连接；同时在刀架体818内部中间轴813的周边则设有相配合的螺杆814，螺 杆814外部设有离合装置，离合装置下部侧面是夹紧轮809,夹紧轮809下部侧面为外齿圈 810;在下刀座811内安装刀架传动装置，刀架传动装置与螺杆814连接。
供电装置包括外绝缘盖802和内绝缘盖824，在内绝缘盖824内侧设有内绝缘盘823,内 绝缘盘823内侧设有内导电822;外绝缘盖802下部设有多层交错排列的外绝缘盘803和外 导电804,最后一层外绝缘盘803与外导电罩805连接。各个内导电822与各个外导电804 为一一对应的，每对相对应的内导电822与外导电804分别与外圆变幅杆装置和圆角变幅杆 装置的换能器15电连接。
外齿圈810还与刀架体818连接，夹紧轮809内侧与螺杆814螺纹连接，夹紧轮809下 端通过齿形结构分别与外齿圈810和下刀座811啮合，夹紧轮809内部对称装有两组离合装 置。
离合装置包括离合盘826、离合销808、反靠销817、反靠 816以及弹簧；反靠盘816下端与下刀座811连接，反靠盘816上端与反靠销817连接，反靠销817与离合销808间通 过弹簧连接，离合销808上端与离合盘826配合，在反靠盘816和离合盘826上分别开有两 个对称的定位槽进行精确定位，离合盘826与螺杆814连接，离合盘826上端通过推力轴承 与密封套807下端连接，密封套807上端通过推力轴承与止退圈819连接，同时密封套807 还与中间轴813连接，止退圈819上部则与大锁紧螺母820连接。
刀架传动装置包括蜗杆812和蜗轮815，其中，蜗杆812通过联轴器与第二电机3连接， 蜗杆812另一端与蜗轮815啮合，蜗轮815下端通过推力轴承与中间轴813连接，蜗轮815 上端通过键与螺杆814.连接。
在中间轴813内还设有油路829。
在使用时，程序控制第一刀架完成对零件的车削，然后再控制第二刀架完成对零件表面 的超声波加工；当需要第二刀架8换刀时，第二电机3带动蜗杆812转动，蜗轮815作相应 的旋转，蜗轮815通过键带动螺杆814转动，螺杆814通过螺纹结构带动夹紧轮809作直线 向上运动，当夹紧轮809与下刀座811啮合的齿形结构脱开时，离合盘826在离合销808与 弹簧的作用下带动夹紧轮809转动，夹紧轮809通过销带动外齿圈810转动，外齿圈810带 动刀架体818转动，当转到相应的位置时，第二电机3在程序指令的控制下作反向旋转，此 时，离合销808与离合盘826作相对滑动，并压縮弹簧，使反靠销817通过反靠盘816上的 定位槽828定位，这时，夹紧轮809作直线向下运动，并将外齿圈810和刀架体818压紧， 电机停止转动。
权利要求1.一种数控车床用超声波金属表面加工装置，它包括与数控车床连接的中拖板，在中拖板一端设有第一刀架；其特征是，在中拖板的另一端设有第二刀架；第二刀架与中拖板间设有滑动装置，滑动装置通过传动机构与第一电机连接；第二刀架还与第二电机连接，同时在第二刀架上设有外圆变幅杆装置和圆角变幅杆装置，两者上分别装有超声波刀具头；两变幅杆装置分别与第二刀架的供电装置电连接，该供电装置通过电缆线与外部电源连接。
2. 如权利要求1所述的数控车床用超声波金属表面加工装置，其特征是，所述第二刀架 结构为，它包括刀架体，刀架体上端安装护盖，下端设有下刀座，在刀架体内设有纵向贯穿 的中间轴，中间轴上端与护盖内的固定柱连接，中间轴下端与下刀座连接；在固定柱周边为 供电装置，供电装置与发讯盘和发讯支座连接，发讯支座与压套连接，压套则与护盖和刀架 体连接；同时在刀架体内部中间轴的周边则设有相配合的螺杆，螺杆外部设有离合装置，离 合装置下部侧面是夹紧轮，夹紧轮下部侧面为外齿圈；在下刀座内安装刀架传动装置，刀架 传动装置与螺杆连接，同时刀架传动装置还与第二电机连接。
3. 如权利要求1所述的数控车床用超声波金属表面加工装置，其特征是，所述滑动装置包括上滑块、螺母和丝杠，螺母与丝杠连接，丝杠与传动机构连接，螺母与上滑块连接，第 二刀架安装在上滑块上。
4. 如权利要求1所述的数控车床用超声波金属表面加工装置，其特征是，所述供电装置 包括外绝缘盖和内绝缘盖；在内绝缘盖内侧设有内绝缘盘，内绝缘盘内侧设有内导电；在外 绝缘盖下部设有多层交错排列的外绝缘盘和外导电，最后一层外绝缘盘与外导电护罩连接； 各个内导电与各个外导电为一一对应，每对相对应的内导电与外导电分别与外圆变幅杆装置 和圆角变幅杆装置电连接。
5. 如权利要求1所述的数控车床用超声波金属表面加工装置，其特征是，所述外齿圈还 与刀架体连接，夹紧轮内侧与螺杆螺纹连接，夹紧轮下端通过齿形结构分别与外齿圈和下刀 座啮合，夹紧轮内部对称装有两组离合装置。
6. 如权利要求1或5所述的数控车床用超声波金属表面加工装置，其特征是，所述离合 装置包括离合盘、离合销、反靠销、反靠盘以及弹簧；反靠盘下端与下刀座连接，反靠盘上 端与反靠销连接，反靠销与离合销间通过弹簧连接，离合销上端与离合盘配合，在反靠盘和 离合盘上分别开有两个对称的定位槽，离合盘与螺杆连接，离合盘上端通过推力轴承与密封 套下端连接，密封套上端通过推力轴承与止退圈连接，同时密封套还与中间轴连接，止退圈 上部则与大锁紧螺母连接。
7. 如权利要求2所述的数控车床用超声波金属表面加工装置，其特征是，所述刀架传动 装置包括蜗杆和蜗轮，其中，蜗杆通过联轴器与第二电机连接，蜗杆另一端与蜗轮啮合，蜗 轮下端通过推力轴承与中间轴连接，蜗轮上端通过键与螺杆连接。
8. 如权利要求1或2或4所述的数控车床用超声波金属表面加工装置，其特征是，所述 外圆变幅杆装置和圆角变幅杆装置分别为外圆变幅杆和圆角变幅杆，其中外圆变幅杆和圆角 变幅杆外部分别设有一个锥套，外圆变幅杆和圆角变幅杆通过各自相应的压紧法兰将自身以 及锥套与弹片连接，弹片则与刀架体连接，外圆变幅杆和圆角变幅杆后部均与换能器连接， 两个换能器与供电装置中的内导电和外导电连接，外圆变幅杆和圆角变幅杆的外端分别装有 超声波刀具头。
9. 如权利要求1或3所述的数控车床用超声波金属表面加工装置，其特征是，所述传动 结构为一组相互啮合的锥齿轮组。
专利摘要本实用新型公开了一种数控车床用超声波金属表面加工装置。它具有结构简单，使用方便，可有效降低生产成本，提高生产效率等优点。其结构为它包括与数控车床连接的中拖板，在中拖板一端设有第一刀架；在中拖板的另一端设有第二刀架；第二刀架与中拖板间设有滑动装置，滑动装置通过传动机构与第一电机连接；第二刀架还与第二电机连接，同时在第二刀架上设有外圆变幅杆装置和圆角变幅杆装置，两者上分别装有超声波刀具头；两变幅杆装置分别与第二刀架的供电装置电连接，该供电装置通过电缆线与外部电源连接。
文档编号B23B21/00GK201357231SQ20092002298
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, 滑茹冰, 鞠远明 申请人:山东华云机电科技有限公司