基于双对锥齿轮式偏心轮的机械式振动辅助电弧铣削主轴

摘要

本发明公开了一种基于双对锥齿轮式偏心轮的机械式振动辅助电弧铣削主轴，具有振动模块和转动模块，振动模块包括滚子、振动支架、锥齿轮式偏心轮轴、锥齿轮式偏心轮、配重块、振动模块塑料联轴器、振动模块软轴，振动旋转轴的振动由振动模块软轴驱动；转动模块包括高速旋转接头、从动齿轮、主动齿、转动模块塑料联轴器、转动模块软轴，振动旋转轴的旋转由转动模块软轴驱动。本发明纯机械式，成本低廉，安全可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种基于双对锥齿轮式偏心轮的机械式振动辅助电弧铣削主轴。

背景技术

申请人在前期研究中发现，对工件电极叠加振动，采用铣削加工方式的振动辅助电弧铣削加工技术具有加工成本低、稳定性高、加工柔性大的优点；振动的叠加通过增大平均电极间隙、促进电蚀产物排出，可以在不降低加工表面粗糙度的基础上，同时提升加工速度和降低电极相对损耗率，振动辅助电弧加工已经被证明是一种有效的复合加工方法。

发明专利申请201710311358.X一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，通过振动电源的输入控制线圈定子环发出的磁场方向与强度，进而驱动钕铁硼磁铁振子环轴向振动，金属波纹管能够隔离钕铁硼磁铁振子环的振动，防止振动传递给转轴，需要增加额外的电源。

发明内容

本发明提供了一种基于双对锥齿轮式偏心轮的机械式振动辅助电弧铣削主轴，采用纯机械式的振动，安全可靠。

本发明的技术方案为：一种基于双对锥齿轮式偏心轮的机械式振动辅助电弧铣削主轴，具有振动模块和转动模块，振动模块包括滚子、振动支架、锥齿轮式偏心轮轴、锥齿轮式偏心轮、配重块、振动模块塑料联轴器、振动模块软轴，振动旋转轴贯穿轴架中间位置的圆形通孔，振动旋转轴的上部周壁设有圆环状凹槽，圆环状凹槽内部滑动设置有四个滚子，滚子与竖直设置的振动支架连接，振动支架的顶部外端面固定有横向设置的锥齿轮式偏心轮轴，锥齿轮式偏心轮轴固定连接有锥齿轮式偏心轮，相邻的锥齿轮式偏心轮相互啮合，锥齿轮式偏心轮上设置有配重块安装孔，配重块设置在配重块安装孔内，锥齿轮式偏心轮与振动模块塑料联轴器连接，振动模块塑料联轴器的另一端与振动模块软轴连接，振动模块软轴由第一伺服电机驱动；

转动模块包括高速旋转接头、从动齿轮、主动齿、转动模块塑料联轴器、转动模块软轴，振动旋转轴的顶部与不锈钢波纹管的底部螺纹连接，不锈钢波纹管的顶部与高速旋转接头的底部螺纹连接，高速旋转接头分为高速旋转接头上部和高速旋转接头下部，高速旋转接头上部由高速旋转接头顶部支架固定，高速旋转接头下部套设有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮与转动模块塑料联轴器连接，转动模块塑料联轴器与转动模块软轴连接，转动模块软轴由第二伺服电机驱动。

进一步地，所述轴架的两侧设置有方形通孔，方形通孔与圆形通孔连通，石墨电刷设置在方形通孔内，石墨电刷的内端面与振动旋转轴的外壁面接触，石墨电刷的外端面固定连接有石墨电刷压紧弹簧，石墨电刷压紧弹簧的另一端固定连接石墨电刷盖，石墨电刷盖的另一端面固定连接石墨电刷引出导线。

进一步地，所述振动模块软轴的另一端与振动模块软轴外管连接，振动模块软轴外管由振动模块软轴外管固定架固定支撑，振动模块软轴外管固定架固定在后支架上。

进一步地，所述转动模块软轴的另一端与转动模块软轴外管连接，转动模块软轴外管由转动模块软轴外管固定架固定，转动模块软轴外管固定架固定在后支架上。

进一步地，所述轴架、石墨电刷与石墨电刷压紧弹簧形成滑动轴承。

本发明的有益效果：

一、纯机械式，成本低廉，安全可靠；

二、双对锥齿轮式偏心轮，互相啮合传动，其产生的周向力相互抵消，轴向力相互叠加，激振效果好；

三、振动旋转轴的振动部分重量轻，能达到更高的振幅；

四、振动旋转轴的振幅通过在锥齿轮式偏心轮上安装大小不等的配重块调节，频率由振动模块软轴的伺服电极输入调节；

五、振动旋转轴的转速由转动模块软轴的伺服电极输入调节；

六、将电机与放电回路隔离，隔离效果显著。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是轴架的结构示意图。

图3是振动旋转轴与锥齿轮式偏心轮的连接示意图。

图4是振动旋转轴、锥齿轮式偏心轮与不锈钢波纹管的连接示意图。

图5是不锈钢波纹管与高速旋转接头的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。

如图1所示，一种基于双对锥齿轮式偏心轮的机械式振动辅助电弧铣削主轴，包括振动旋转轴1、轴架2、后支架3、振动支架4、锥齿轮式偏心轮轴5、锥齿轮式偏心轮6、配重块7、振动模块塑料联轴器8、振动模块软轴9、振动模块软轴外管10、振动模块软轴外管固定架11、不锈钢波纹管12、高速旋转接头13、高速旋转接头顶部支架14、从动齿轮15、主动齿轮16、主动齿轮支架17、转动模块塑料联轴器18、转动模块软轴19、转动模块软轴外管20、转动模块软轴外管固定架21。

如图2所示，轴架2采用亚克力材料制成，轴架2中间位置贯穿有竖直方向的圆形通孔201，振动旋转轴1穿过轴架2上的圆形通孔 201，振动旋转轴1的凸台103的上端面与轴架2的下端面贴合。轴架2的后端面固定在后支架3上。轴架2的两侧设置有方形通孔202，方形通孔202与圆形通孔201连通，石墨电刷203设置在方形通孔 202内，石墨电刷203的内端面为圆弧面，石墨电刷203的内端面与振动旋转轴1的外壁面接触。石墨电刷203的外端面固定连接有石墨电刷压紧弹簧204，石墨电刷压紧弹簧204的另一端固定连接石墨电刷盖205，石墨电刷盖205的另一端面固定连接石墨电刷引出导线206。轴架2、石墨电刷203与石墨电刷压紧弹簧204形成滑动轴承。

如图3所示，振动旋转轴1的上部周壁设有圆环状凹槽101，圆环状凹槽101内部设置有四个滚子102，滚子102可在圆环状凹槽101 内滑动，振动旋转轴1采用铝合金制成。

滚子102与竖直设置的振动支架4连接，振动支架4与振动旋转轴1形成滑动轴承。振动支架4的顶部外端面固定有横向设置的锥齿轮式偏心轮轴5，锥齿轮式偏心轮轴5固定连接有锥齿轮式偏心轮6，相邻的锥齿轮式偏心轮6相互啮合。锥齿轮式偏心轮6上设置有配重块安装孔，配重块7设置在配重块安装孔内。配重块7分为不同重量规格，4个重量相同的配重块7为一组，更换不同重量的一组配重块 7即可改变振幅。

滚子102、振动支架4、锥齿轮式偏心轮轴5、锥齿轮式偏心轮6、配重块7之间的连接组成振动模块。

锥齿轮式偏心轮6与振动模块塑料联轴器8连接，振动模块塑料联轴器8的另一端与振动模块软轴9连接，振动模块软轴9由第一伺服电机驱动。振动模块软轴9的另一端与振动模块软轴外管10连接，振动模块软轴外管10由振动模块软轴外管固定架11固定支撑，振动模块软轴外管固定架11固定在后支架3上。

如图4所示，振动旋转轴1的顶部设置有内螺纹孔，振动旋转轴 1的顶部与不锈钢波纹管12的底部螺纹连接，不锈钢波纹管12的内部通有液体，形成内冲液。不锈钢波纹管12具有传递转矩的功能，还具有悬挂振动旋转轴1的定位弹簧的功能。

如图5所示，不锈钢波纹管12的顶部与高速旋转接头13的底部螺纹连接，高速旋转接头13分为不转动的高速旋转接头上部1301和转动的高速旋转接头下部1302，高速旋转接头上部1301由高速旋转接头顶部支架14固定，高速旋转接头顶部支架14固定在后支架3上，因此，高速旋转接头上部1301不转动。高速旋转接头13的底部与不锈钢波纹管12连接，高速旋转接头13的顶部通过软管进入液体，高速旋转接头13的底部通过不锈钢波纹管12流出液体。

高速旋转接头下部1302套设有从动齿轮15，从动齿轮15与主动齿轮16啮合，主动齿轮16由主动齿轮支架17支撑，主动齿轮支架17固定在后支架3上。高速旋转接头下部1302的转动由从动齿轮 15驱动转动。

主动齿轮16与转动模块塑料联轴器18连接，转动模块塑料联轴器18与转动模块软轴19连接，转动模块软轴19由第二伺服电机驱动。转动模块软轴19的另一端与转动模块软轴外管20连接，转动模块软轴外管20由转动模块软轴外管固定架21固定，转动模块软轴外管固定架21固定在后支架3上。

高速旋转接头13、高速旋转接头顶部支架14、从动齿轮15、主动齿轮16、主动齿轮支架17、转动模块塑料联轴器18、转动模块软轴19、转动模块软轴外管20、转动模块软轴外管固定架21之间的连接组成转动模块。

外部电能通过石墨电刷引出导线206导入振动旋转轴1，进而实现放电加工。

本发明的工作原理为：伺服电极输入驱动振动模块软轴9转动，振动模块软轴9带动振动模块塑料联轴器8转动，振动模块塑料联轴器8带动锥齿轮式偏心轮6的转动，锥齿轮式偏心轮6带动振动旋转轴1作上下振动运动，通过调节振动模块软轴9的伺服电极输入转速控制振动旋转轴1的振动频率，通过更换配重块7改变振动旋转轴1 的振幅。

伺服电极输入驱动转动模块软轴19转动，转动模块软轴19带动转动模块塑料联轴器18转动，转动模块塑料联轴器18带动主动齿轮 16转动，主动齿轮16带动从动齿轮15转动，从动齿轮15带动高速旋转接头下部1302转动，从而带动不锈钢波纹管12转动，不锈钢波纹管12带动振动旋转轴1的旋转运动，通过转动模块软轴19的伺服电极输入转速控制振动旋转轴1的转速。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。