一种超声波铣削装置及包含该超声波铣削装置的加工机床的制作方法

本实用新型涉及一种超声波铣削装置及包含该超声波铣削装置的加工机床。

背景技术：

汽车工业的制造生产中，尤其是，汽车内饰件的制造生产，比如仪表台、中控台、内门板等，通常需要对多层结构体进行不同程度乃至不同工艺的铣削，比如，对于精度要求不高的部分可以适用传统机械式铣削工艺，而对于精度要求较高的部分，例如需要弱化的部分，则适用超声波铣削工艺。

对于此类加工件的加工，通常需要用到两台铣削机床，即分别放在传统立式铣床下进行粗加工，然后将加工件从传统立式铣床上卸载后放入超声波铣削机床进行弱化精加工，如此加工将需要两台不同的铣削机床，并且在转换机床的过程中将耗费大量时间，因此，对于大规模制造来说，其效率低下，加工成本高昂。

技术实现要素：

值得注意的是，本实用新型的目的在于克服背景技术中已经发现的一个或多个缺点。

为了这个目的，根据本实用新型提出了一种超声波铣削装置，通过如下技术方案实现：

一种超声波铣削装置，其包括：

第一加工主体，该第一加工主体承载超声波铣削设备，该超声波铣削设备包括超声波发生器、换能器、变幅杆以及超声波刀具，

第二加工主体，该第二加工主体承载机械铣削设备，该机械铣削设备包括驱动机构、传动机构以及立铣刀，

连接结构，该连接结构将该第一加工主体与该第二加工主体连接在一起，

其中，该第二加工主体能在待加工位置和加工位置之间移动，当该第二加工主体位于待加工位置时，该第二加工主体的立铣刀高于该第一加工主体的超声波刀具，当该第二加工主体位于加工位置时，该第二加工主体的立铣刀低于该第一加工主体的超声波刀具。

在本实用新型的超声波铣削装置中，融合了第一加工主体和第二加工主体，其中第一加工主体可实现超声波铣削工艺，第二加工主体可实现传统机械铣削工艺。通过应用这种超声波铣削装置，可以在同一个工位上对待加工的工件进行超声波铣削以及传统机械铣削加工，而不用准备两台不同的机床，因此降低了生产成本。此外，由于将两个加工步骤放在同一工位执行，因此减少了转移待加工工件的时间，以及减少了对待加工工件进行重新定位的预备时间。综上，该超声波铣削装置相比于传统在两台独立的机床中进行加工的工艺具有降低成本、节约时间、提高效率、适合大规模制造等优点。

在根据本实用新型的超声波铣削装置的不同实施例中，我们可以依赖以下配置中的一个和/或多个：

在一种实例中，该第一加工主体平行于该第二加工主体。

在一种实例中，该第二加工主体还包括气缸，该气缸控制机械铣削设备在待加工位置与加工位置之间的移动。

在一种实例中，该气缸的固定端固定在该连接结构中远离立铣刀的一端，该气缸的活动端自由地悬置。

在一种实例中，该气缸的固定端固定在该连接结构中远离立铣刀的一端，该气缸的活动端固定在从该第一加工主体中延伸出的引导部件上，该引导部件适于沿着第一加工主体移动。

在一种实例中，该第一加工主体还包括循迹传感器以及用于固定该循迹传感器的支架。

在一种实例中，该循迹传感器是电磁感应传感器。

在一种实例中，用于固定该循迹传感器的支架设置在该第一加工主体中靠近超声波刀具的一端。

在一种实例中，该循迹传感器与该超声波刀具平行。

本实用新型的另一方面还涉及一种超声波铣削加工机床，其包括上述任一实例所述的超声波铣削装置，还包括机床本体和机械臂，超声波铣削装置安装在机械臂上。

附图说明

应理解的是，在本实用新型中，除明显矛盾或不兼容的情况外，全部特征、变形方式和/或具体实施例可以根据多种组合相结合。

通过阅读以下作为非限制性说明的具体实施例，并结合附图，本实用新型的其它特征和优点将显而易见，图中：

-图1是示出了根据本实用新型的实施例的超声波铣削装置的示意图；

-图2是示出了图1的超声波铣削装置中第二加工主体进行加工时的示意图；

-图3是示出了图1的超声波铣削装置中第一加工主体进行加工时的示意图。

具体实施方式

应理解的是，上述附图并非真实比例，而仅仅是用于说明本实用新型基本原理的多种优选特征的简图。本实用新型所公开的设计特征，例如尺寸、方向、定位和形状根据具体应用和使用环境确定。

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明。在这些附图中，相同的参考号是指在所有附图中本实用新型的相同或等效元件。

参照图1，示出了根据本实用新型的实施例的一种超声波铣削装置100，其包括：第一加工主体1、第二加工主体2以及连接结构3。连接结构3将第一加工主体1与第二加工主体2连接在一起构成超声波铣削装置100。

第一加工主体1承载超声波铣削设备10，超声波铣削设备10包括超声波发生器11、换能器12、变幅杆13和超声波刀具14。超声波发生器11将低频交流电转变为具有一定功率输出的超声频电振荡，以供给超声波刀具14往复运动和加工工件的能量。换能器12把超声频电振荡信号转换为机械振动。变幅杆13用于将振幅放大，其中变幅杆13可以具有锥形的、指数形的或阶梯形的形状。

第二加工主体2承载机械铣削设备20，所述机械铣削设备20包括驱动机构、传动机构和立铣刀24。驱动机构提供驱动力，通过传动机构将能量传递给立铣刀24，以便立铣刀24进行高速转动以通过磨削的方式对待加工工件表面进行加工。可选的，第二加工主体2所承载的机械铣削设备20还包括进给机构，用于控制立铣刀24的进刀和退刀。

其中，第二加工主体2能在待加工位置和加工位置之间移动，当第二加工主体2位于待加工位置时，第二加工主体2的立铣刀24高于所述第一加工主体1的超声波刀具14，当第二加工主体2位于加工位置时，第二加工主体2的立铣刀24低于第一加工主体1的超声波刀具14。

第一加工主体1平行于第二加工主体2。优选的，超声波刀具14平行于立铣刀24，以提高加工定位的效率。

第二加工主体2还包括气缸25，气缸25控制机械铣削设备20在待加工位置与加工位置之间的移动。气缸25的固定端251固定在连接结构3中远离立铣刀24的一端，气缸25的活动端252自由地悬置。优选地，气缸25的活动端252固定在从第一加工主体1中延伸出的引导部件26上，引导部件26适于沿着第一加工主体1移动。

第一加工主体1还包括循迹传感器40以及用于固定循迹传感器40的支架4。用于固定循迹传感器40的支架4设置在第一加工主体1中靠近超声波刀具14的一端。优选地，循迹传感器40是电磁感应传感器，有助于确保超声波刀具14与夹具之间在3D表面上保持恒定距离。

优选地，循迹传感器40与超声波刀具14平行。

该超声波铣削装置100适于加工多层结构体，尤其是该多层结构体的各个层之间由不同的材料制成，并且对加工精度的需要也不同的多层结构体。下面，通过对图2和图3的描述，来简述该超声波铣削装置100的操作。

如图2所示，示出了图1的超声波铣削装置中第二加工主体进行加工的示意图。在这种情况下，通过气缸25的伸长运动，将立铣刀24的水平位置设置到低于超声波刀具14的水平位置，而超声波刀具14位于待加工工件上表面上方并不接触待加工工件，而立铣刀24接触待加工工件并至少部分铣削待加工工件表面。如图2所示，其中的待加工工件包括三层结构，其中立铣刀24可适用于加工该待加工工件的第一层结构和至少一部分第二层结构。其中，待加工工件尤其是一种汽车发泡内饰板。

如图3所示，示出了图1的超声波铣削装置中第一加工主体进行加工的示意图。当立铣刀24完成对该待加工工件的第一层结构和至少一部分第二层结构的加工后，通过气缸25的缩回运动，将立铣刀24的水平位置升高至超声波刀具14的水平位置以上，从而不影响超声波刀具14的操作。此时，超声波刀具14至少可加工待加工工件的至少一部分第二层结构乃至第三层结构，同时配合循迹传感器40与待加工工件表面距离恒定，保持加工深度恒定，从而实现弱化精加工。

本实用新型的超声波铣削装置具有铣削和弱化的双重功能，但却只需要一台机床，由此降低了机床成本，减少了待加工工件转移和重新定位的时间，提高了制造效率，适合大规模制造。同时，由于循迹传感器的帮助，可控制铣削和弱化的相对位置，提高了加工精度。

本实用新型的另一方面还涉及一种超声波铣削加工机床，其包括根据上述任一实施例所述的超声波铣削装置，还包括机床本体和机械臂，所述超声波铣削装置安装在所述机械臂上。

以上实施例仅作为实例，不对本实用新型的范围起到限定作用。本领域技术人员在此基础上，可以在本实用新型权利要求的保护范围内，预想到能实现相同功能的其它实施方式。

本领域技术人员掌握多种实施例及多种变形及改进。尤其是，需明确的是，除明显矛盾或不兼容的情况外，本实用新型的上述特征、变形方式和/或具体实施例可以相互结合。所有这些实施例及变形及改进都属于本实用新型的保护范围。