一種超聲切削調(diào)整裝置及切削方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于切削加工領域，具體涉及氣凝膠超聲切削調(diào)整裝置及切削方法。
【背景技術】
[0002]氣凝膠材料廣泛地用于石油，化工和冶金行業(yè)中。但由于氣凝膠材料的剛性較弱，在加工時，若切削力較大，則會破壞工件，無法加工。
[0003]而超聲車削技術是在傳統(tǒng)的車削過程中對刀具施加一個特定方向的超聲頻振動的加工方法，其切削力的大小和方向均呈周期性變化，這種變化改善了整個加工過程的受力情況，在超聲振動的影響下，原有的靜摩擦力被動摩擦力代替，使超聲車削的主切削力下降到普通切削的1/10，因此可以采用超聲車削來加工氣凝膠材料零件。
[0004]在對氣凝膠進行加工時，切削力只有十幾牛頓(N)，當切削力較大時，會破壞工件，而當切削力過小時，又會導致切削效率過低。因此在對氣凝膠進行加工時，切削力的實時檢測與調(diào)整是車削加工氣凝膠零件的關鍵技術。目前尚無專用的針對氣凝膠超聲切削調(diào)整裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明中針對現(xiàn)有技術的不足，提出了一種超聲切削調(diào)整裝置及切削方法。
[0006]一種超聲切削調(diào)整裝置，包括箱體底板，第一軸承，軸承上端蓋，第一皮帶，第一帶輪，絲杠螺母，絲杠螺母頂板，絲杠，立柱，滾珠絲杠箱體蓋板，軸承蓋板，絲杠第二軸承，蝸桿第一軸承，蝸輪蝸桿箱體，超聲主軸夾具，三向力傳感器，傳感器固定底板，第二皮帶，蝸桿第二軸承，立柱連接板，滾珠絲杠箱體，第一伺服電機，第二帶輪，第二伺服電機，蝸輪階梯軸，蝸輪第一軸承，渦輪，滾珠絲杠箱體蓋板，蝸輪第二軸承，蝸輪第二軸承端蓋，第二帶輪。
[0007]滾珠絲杠箱體底板上開有一盲孔，用來放置絲杠用第一軸承，第一軸承外圈通過箱體底板定位，內(nèi)圈固定絲杠。第一軸承的軸承上端蓋通過螺栓與箱體底板相連。滾珠絲杠箱體蓋板上開有一沉頭孔，用來放置絲杠第二軸承，絲杠第二軸承的上端通過軸承蓋板固定。絲杠第二軸承外圈通過滾珠絲杠箱體蓋板定位，內(nèi)圈固定絲杠。絲杠的一端通過平鍵與第一帶輪連接；第一伺服電機通過螺栓固定在滾珠絲杠箱體外殼上，第一伺服電機的輸出軸通過第一皮帶帶動第一帶輪。兩根立柱底端通過螺栓與滾珠頂板連接，兩根立柱另一端穿過滾珠絲杠箱體蓋板，通過螺栓與立柱連接板相連，立柱連接板通過螺栓與蝸輪蝸桿箱體固定連接。滾珠頂板通過螺栓連接在絲杠螺母上。滾珠絲杠箱體側(cè)板一端通過螺栓與絲杠箱體底板連接，另一端通過螺栓與滾珠絲杠箱體蓋板連接，滾珠絲杠箱體一側(cè)安裝有燕尾槽，絲杠螺母頂板與燕尾槽配合連接，蝸輪蝸桿箱體的一個側(cè)面板上開有一盲孔，用以放置蝸輪第一軸承，第一軸承的外圈通過蝸輪蝸桿箱體定位，第一軸承的內(nèi)圈固定蝸輪階梯軸。蝸輪蝸桿箱體上與開有盲孔的側(cè)面板相對應的側(cè)面板通過螺栓與帶有通孔的滾珠絲杠箱體蓋板連接，該通孔用以放置蝸輪第二軸承，滾珠絲杠箱體蓋板上通孔的一側(cè)固定有渦輪第二軸承端蓋，渦輪第二軸承的外圈通過滾珠絲杠箱體蓋板定位，內(nèi)圈固定渦輪軸。蝸輪蝸桿箱體的另外兩個側(cè)板上分別開有一個盲孔，用以放置蝸桿第一軸承、蝸桿第二軸承，第一軸承、蝸桿第二軸承的外圈分別通過蝸輪蝸桿箱體定位，蝸桿第一軸承、蝸桿第二軸承的內(nèi)圈分別在兩端固定蝸桿。蝸輪蝸桿通過第二皮帶傳遞扭矩。蝸桿的一端通過平鍵與第二帶輪連接，第二伺服電機通過螺栓固定在蝸輪蝸桿箱體上，第二伺服電機的輸出軸通過第二皮帶帶動第二帶輪。蝸輪階梯軸通過平鍵與傳感器固定底板連接，三向力傳感器通過螺栓固定在傳感器固定底板上，超聲主軸外殼夾具通過螺栓固定在三向力傳感器上。超聲主軸通過夾具上方的螺栓預緊。
[0008]一種超聲切削調(diào)整裝置的切削方法，具體包括以下步驟:
第一步，先將氣凝膠零件安裝在車床主軸夾具上，再將本發(fā)明裝置通過車床刀架的縱向進給機構移動至距離零件合適位置。開啟第一伺服電機并通過第一皮帶傳動，帶動固定在絲杠上面的第一帶輪轉(zhuǎn)動，以帶動滾珠絲杠傳動副中的滾珠頂板垂直上升，帶動滾珠頂板上兩個立柱，穿過滾珠絲杠箱體的上蓋板推動整個蝸輪蝸桿箱體上升，當蝸輪蝸桿箱體上夾持的超聲主軸升高至距離零件合適位置時，第一伺服電機停止轉(zhuǎn)動。
[0009]開啟第二伺服電機，通過第二皮帶及第二帶輪傳動以帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿兩端裝有蝸桿用第一軸承、第二軸承保證蝸桿能夠始終沿自身軸線轉(zhuǎn)動，通過蝸輪蝸桿嚙合的方式帶動渦輪轉(zhuǎn)動，渦輪通過渦輪階梯軸連接著分別在箱體及箱體蓋板上安裝的渦輪用第一軸承、第二軸承以保證沿自身軸線轉(zhuǎn)動，渦輪通過階梯軸連接傳感器固定底板轉(zhuǎn)動，而超聲主軸外殼夾具底部通過螺栓將三向力傳感器固定在底板上，從而，夾具夾持超聲主軸沿階梯軸軸線旋轉(zhuǎn)。當超聲主軸的切削工具逐步旋轉(zhuǎn)至靠近氣凝膠零件時，第二伺服電機停止轉(zhuǎn)動。
[0010]此時，整個切削裝置處于準備加工位置。
[0011]第二步，開啟車床，車床主軸帶動氣凝膠零件旋轉(zhuǎn)，開啟第二伺服電機，帶動超聲主軸切削工具轉(zhuǎn)動至剛剛接觸零件位置時，此時對刀完畢，停止第二伺服電機轉(zhuǎn)動，移動車床溜板箱使整個切削裝置遠離零件。開啟第一伺服電機，使之帶動超聲主軸下降至一定高度時停止轉(zhuǎn)動，此下降高度定義為進行一次超聲車削時的進給量。
[0012]控制車床溜板箱前進并開始加工，加工過程中，依據(jù)所需零件的不同外形尺寸，實時開啟第一伺服電機，使之帶動超聲主軸切削工具升高或降低，以滿足切削要求。同時，超聲主軸外殼夾具下方固定的三向力傳感器在加工過程中實時向PLC反饋電壓信號，當檢測到的電壓信號超過安全電壓最高值即切削力過大時，PLC控制開啟第二伺服電機，帶動超聲主軸朝遠離零件方向緩慢轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中，當電壓信號回歸至安全電壓范圍內(nèi)時，PLC控制第二伺服電機停止轉(zhuǎn)動。同理，當檢測到的電壓信號低于安全電壓最低值時，PLC控制開啟第二伺服電機，帶動超聲主軸朝靠近零件方向緩慢轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中，當電壓信號回歸至安全電壓范圍內(nèi)時，PLC控制第二伺服電機停止轉(zhuǎn)動。
[0013]第三步，當零件加工完成后，控制車床刀架及溜板箱朝遠離零件方向移動。開啟第一伺服電機、第二伺服電機將切削裝置回歸初始位置即超聲主軸下降至最低位置且擺角轉(zhuǎn)至O °，停止第一伺服電機、第二伺服電機轉(zhuǎn)動，加工完畢。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明中的超聲切削調(diào)整裝置，能夠在切削過程中實時調(diào)整切削力大小，適用于弱剛度零件加工，可提高加工精度，提高加工效率。
【附圖說明】
[0015]圖1是超聲切削裝置主視圖；
圖2是超聲切削裝置左視圖；
圖3 (a)是超聲切削裝置剖面圖A-A ；
圖3 (b)是超聲切削裝置剖面圖B-B ；
圖3 (c)是超聲切削裝置剖面圖C-C ;
圖3 (d)是超聲切削裝置局部剖面圖D。
【具體實施方式】
[0016]如圖1、圖2所示，一種超聲切削調(diào)整裝置，包括箱體底板1，第一軸承2，軸承上端蓋3，第一皮帶4，第一帶輪5，絲杠螺母6，絲杠螺母頂板7，絲杠8，立柱9，滾珠絲杠箱體蓋板10，軸承蓋板11，絲杠第二軸承12，蝸桿第一軸承13，蝸輪蝸桿箱體14，超聲主軸夾具15，三向力傳感器16，傳感器固定底板17，第二皮帶18，蝸桿第二軸承19，立柱連接板20，滾珠絲杠箱體21，第一伺服電機22，第二帶輪23，第二伺服電機24，蝸輪階梯軸25，蝸輪第一軸承26，渦輪27，滾珠絲杠箱體蓋板28，蝸輪第二軸承29，蝸輪第二軸承端蓋30，第二帶輪31ο
[0017]滾珠絲杠箱體底板I上開有一盲孔，用來放置絲杠用第一軸承2，該軸承外圈通過箱體底板I定位，內(nèi)圈固定絲杠8。第一軸承2的軸承上端蓋3通過螺栓與箱體底板I相連。滾珠絲杠箱體蓋板10上開有一沉頭孔，用來放置絲杠第二軸承12，絲杠第二軸承12的上端通過軸承蓋板11固定。絲杠第二軸承12外圈通過滾珠絲杠箱體蓋板10定位，內(nèi)圈固定絲杠8。絲杠8的一端通過平鍵與第一帶輪5連接；第一伺服電機22通過螺栓固定在滾珠絲杠箱體外殼21上，第一伺服電機22的輸出軸通過第一皮帶4帶動第一帶輪5。兩根立柱9底端通過螺栓與滾珠頂板7連接，兩根立柱9另一端穿過滾珠絲杠箱體蓋板10，通過螺栓與立柱連接板20相連，立柱連接板20通過螺栓與蝸輪蝸桿箱體14固定連接。滾珠頂板7通過螺栓連接在絲杠螺母6上。滾珠絲杠箱體側(cè)板一端通過螺栓與絲杠箱體底板I連接，另一端通過螺栓與滾珠絲杠箱體蓋板10連接，滾珠絲杠箱體一側(cè)安裝有燕尾槽，絲杠螺母頂板與燕尾槽配合連接，蝸輪蝸桿箱體14的一個側(cè)面板上開有一盲孔，用以放置蝸輪第一軸承26，第一軸承26的外圈通過蝸輪蝸桿箱體14定位，第一軸承26的內(nèi)圈固定蝸輪階梯軸。蝸輪蝸桿箱體14上與開有盲孔的側(cè)面板相對應的側(cè)面板通過螺栓與帶有通孔的滾珠絲杠箱體蓋板28連接，該通孔用以放置蝸輪第二軸承29，滾珠絲杠箱體蓋板28上通孔的一側(cè)固定有渦輪第二軸承端蓋30，渦輪第二軸承29的外圈通過滾珠絲杠箱體蓋板28定位，內(nèi)圈固定渦輪軸。蝸輪蝸桿箱體14的另外兩個側(cè)板上分別開有一個盲孔，用以放置蝸桿第一軸承13、蝸桿第二軸承19，第一軸承13、蝸桿第二軸承19的外圈