[发明专利]一种用于超声波加工的负载匹配装置

说明书

技术领域

本发明涉及负载匹配装置，具体涉及用于超声波加工的负载匹配装置。

背景技术

硬脆材料越来越广泛地用于国防、航空航天以及国民经济生产，这些难切削材料的精密高效加工对制造技术来说是一个极困难的问题。超声波加工在加工硬脆材料时，切削效率高，切削效率达到原先方法的5倍，因为热影响少，工具的接触时间短，切削力较少，不会形成龟裂和刃边的损坏。由于使用研磨剂，提高了表面质量(最高Ra＜0.2um)，可以省略再一次加工，而且，工具的负荷和摩擦也较小。超声波加工的这些优点使得它广泛应用于硬脆材料的高效精密加工。为了很好地利用超声波加工，需对超声波加工进行负载匹配，即控制超声波加工过程中的力。负载匹配好的超声波加工，可以保护刀具、工件和超声振动系统。传统的负载匹配采用液压、配重块等方法来控制超声波加工中的力，这两种负载匹配方法控制力的精度低，满足不了超声波加工用于超精密加工的需要；采用液压系统进行负载匹配时，液压系统成本高，自身维护困难；而采用配重块的方法需在专用机床上使用，不利于负载匹配在超声波加工中的广泛应用。目前德马吉采用一种自适应的负载匹配方法，通过监测加工过程中力的变化来调节饲服系统的进给速度从而实现精确力控制，这种负载匹配方法虽然控制超声波加工中力的精度高，但需要复杂的数控系统，成本高，且需在专用机床使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以作为机床的附件、具有通用性并且可以实现低成本精确力控制的一种用于超声波加工的负载匹配装置。

本发明的一种用于超声波加工的负载匹配装置，它包括气浮工作台、气浮工作台气浮导轨供气系统、气动控制系统和力监测系统，所述的气浮工作台包括导轨-气缸，所述的导轨-气缸的外壁形成导轨面并且外壁的横截面为正多边形，在所述的导轨-气缸内部开有形成气缸的通孔，所述的导轨-气缸的底端与底座顶端固定相连并且在两者连接部分为密封设置，在所述的导轨-气缸外套有内导套，所述的内导套开有与导轨-气缸外壁具有相同形状的中心通孔，内导套中心通孔的内壁与导轨-气缸的外壁为间隙配合形成气膜间隙以实现气体润滑，在所述的内导套外间隔的套装有外导套，所述的内导套与外导套在顶部固定连接，所述的内导套的底部支撑设置在外导套的底壁上并且两者的接触面之间为密封设置，外导套的底壁中间设置有开孔并与导轨-气缸的外壁留有间隙，在所述的底座的顶面和外导套的底壁之间设置有缓冲圈，在所述的外导套的顶部固定连接有支撑板并且在两者的接触面之间为密封设置，在所述的支撑板上固定连接有工作台面，所述的内导套、外导套、支撑板、工作台面构成了气浮工作台的浮动部分并且所述的浮动部分可以沿着导轨-气缸的导轨面上下移动，在内导套顶部沿周向均匀分布开有多个内通孔，在所述的外导套上开有多个与内导套上的多个内通孔一一对应设置并且两两相连通的多个外通孔，支撑板、内导套、外导套和导轨-气缸构成的第一腔室与内、外通孔在内外导套上的连接部分为密封设置，内导套与外导套之间构成的第二腔室与内、外通孔在内外导套上的连接部分为密封设置使第二腔室形成密闭气腔，位于密闭气腔处的内导套的外侧壁与内导套的中心通孔的形状一致，密闭气腔处的内导套的外侧壁的每个矩形平面上均匀对称的安装有相同数目的节流装置，节流装置入口与密闭气腔相通并且其出口与气膜间隙相连通，外导套沿其周向均匀设置有多个与密闭气腔相通的供气口，所述的供气口与气浮工作台气浮导轨供气系统相连通，在外导套上设置有控制气浮工作台的浮动部分上浮高度的限位结构，在所述的底座上设置有其出气口与气缸相连通的进气通道，所述的进气通道的进气口与气动控制系统相连，所述的力监测系统用于将检测到的超声波加工的力信号输送给计算机，所述的计算机将接收到的力监测系统输出的超声波加工的力信号与设定最大超声波加工力值比较，然后输出压力调整信号给气动控制系统以控制进入进气通道的进气量。

本发明的突出优点是：实现了超声波加工负载匹配系统的机床附件化和通用性，实现了超声波加工过程中精确的力控制，本发明结构简单，体积小巧，成本低廉。

附图说明

图1是本发明的一种用于超声波加工的负载匹配装置的气浮工作台装配图主视图；

图2是图1所示的气浮工作台在A-A剖面处的俯视图；

图3是图1所示的气浮工作台的导轨-气缸的主视图；

图4是图3的俯视图；

图5是图1所示的内导套的主视图；

图6是图5沿C-C剖面处的俯视图；

图7是图1所示的外导套的主视图；

图8是图7的俯视图；