[发明专利]一种齿轮齿条与四杆机构相复合的低频扭转振动装置

说明书

本发明是一种齿轮齿条与四杆机构相复合的低频扭转振动装置，包括扭振机构和调频调幅机构，伺服电机带动主动轮，主动轮带动两侧的杆，杆的另一端带动两个从动轮转动，杆带动连在杆上的两根齿条，两根齿条分别通过与齿轮啮合带动齿轮实现扭振；调频调幅机构通过调节杆在主动轮端和从动轮端在槽中离轮心的距离来调节振幅，通过伺服驱动器控制伺服电机转速调节扭振频率，从而实现扭振振幅与频率的分别调节。

技术领域

本发明涉及一种低频扭转振动装置，具体的说是一种涉及频率和振幅可调的扭振机构，尤其是一种齿轮齿条与四杆机构相复合的低频扭转振动装置。

背景技术

在纤维等复合材料板材的钻孔和扩孔传统过程中，由于其内部的纤维材料在加工过程中容易产生层间分层、撕裂、纤维抽丝和拉毛、表面擦伤等缺陷，钻孔时尤其严重，加工质量难以保证。振动钻削是一种新颖的钻削加工工艺，通过给钻头或者工件叠加可控的相对振动，使钻削过程变为瞬时、脉冲的动态切削过程，从而改变普通钻削的机理，具有异乎寻常的工艺效果，是解决高质量孔、小直径深孔以及难加工材料钻削加工问题的一种有效方法。

对刀具或被加工工件施加一定频率与振幅的轴向振动或扭振，有利于降低切削力、减少粘刀、崩刀、减小切削热量，提升加工进度，提升刀具寿命，根据叠加振动的频率，可以分为超声振动辅助加工与非超声振动辅助加工。对于扭转振动加工，市场上通常是在刀柄上叠加超声扭转设备，但这种超声刀柄设计、制作、安装、维护、造价都很高。

申请号CN2015100737370的专利公开了一种扭振发生装置，该装置可使输出轴在扭转方向上振动，拆组简便，但是存在结构复杂、并且稳定性差的缺陷；申请号为CN2017200888286的专利公开了一种由偏心电机激发的扭振加载装置，通过两个偏心电机产生的周期性切向力在圆心处造成周期性力矩,使得转轴受到扭振激励,实现对转轴施加扭振激励的功能，但是振幅和扭振振率并不能分开调节。

如果利用机械式频扭振台装置固定工件，将扭振叠加在工件上，同样可以在使切削力周期性变化，促进纤维材料的加工，降低其撕裂、拉毛等缺陷，提升加工效果，同时具有结构简单，成本低廉，振幅与频率容易调节的优点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于齿轮齿条和平行四边形机构相复合的机械式扭转振动装置，可以实现钻孔与扩孔过程中对工件叠加可调振幅与低频率的扭振，结构简单，可很好适应于振动辅助钻削加工技术。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种齿轮齿条与四杆机构相复合的低频扭转振动装置，包括扭振机构和调频调幅机构，扭振机构包括通过螺栓连接固定在机床上的扭振台支架，在扭振台支架上焊接设置固定架，在固定架上固定轴承的外圈，一轴与轴承的内圈过盈配合，扭振平台和齿轮与轴通过键连接在一起，扭振平台与齿轮的运动同步，在齿轮的两侧与齿轮啮合设置两根齿条，两根齿条分别在第一导轨和第二导轨中滑动，两根齿条的一端分别连接在杆上，调频调幅机构包括通过电机和减速器带动的主动轮，在主动轮上设置第一槽和第二槽，在主动轮的两侧等距设置第一从动轮和第二从动轮，在第一从动轮和第二从动轮上也分别设置有第三槽（20）和第四槽（21），主动轮、第一从动轮、第二从动轮分别固定在等距的轴上，第一从动轮上的第三槽与第一槽平行，第二从动轮上的第四槽与第二槽平行，其中一根杆的两端通过短轴铰接在第一从动轮的槽与主动轮的第一槽内固定在距圆心相同距离的位置，另一根杆的两端通过短轴铰接在第二从动轮的槽与主动轮的第二槽内固定在距圆心相同距离的位置。