[发明专利]一种弧形轨道支撑的多维超声加工机床及其运动控制方法

说明书

本发明涉及一种弧形轨道支撑的多维超声加工机床及其运动控制方法，属于机械制造领域。X向导轨横向固定安装在底座上侧的中间位置，Y向导轨纵向固定安装在X向导轨的溜板上，夹具通过螺栓固定安装在Y向导轨的溜板上，Z向导轨支架固定安装在底座上侧的后端，Z向导轨固定安装在Z向导轨支架横臂前侧的中间位置，超声工具系统固定安装在Z向导轨前侧的溜板上。本发明优点是能够有效地提高加工效率，改善被加工工件的表面纹理，提高加工精度，能够延长刀具的使用寿命。

技术领域

本发明属于机械制造领域，涉及一种弧形轨道支撑的多维超声加工机床及方法。

背景技术

在国防、军工、汽车制造、航天航海等高新技术领域中，一些元器件的表面质量在各领域的关键技术中扮演者重要的角色，如何提高重要元器件的表面粗糙度和形状精度等成为继续解决的关键技术问题。由于超声振动加工技术具有加工度高，切削力小，切削温度低，不产生积屑瘤等优点，这也吸引了众多的学者参与到对超声振动加工技术的研究中来。尽管如此，但现有的超声振动加工技术仍然存在着超声振动装置略简单，超声振子的振动方向不可变等的缺点，导致超声加工工具头的振动切削轨迹单一，工具头切削受力方向变化幅度小，使得加工效率低，形成地被加工表面纹理差，且导致刀具使用寿命较短。

发明内容

本发明提供一种弧形轨道支撑的多维超声加工机床及其运动控制方法，以解决现有技术中超声振子的振动方向不可变，超声加工工具头的振动切削轨迹单一，工具头切削受力方向变化幅度小，得到的加工表面纹理差，刀具使用寿命较短的问题。

本发明采用的技术方案是：

包括超声工具系统、夹具、Y向导轨、底座、X向导轨、Z向导轨支架、防尘罩、Z向导轨，所述X向导轨横向固定安装在底座上侧的中间位置，且X向导轨的控制电机位于X向导轨主体的右端，所述Y向导轨纵向固定安装在X向导轨的溜板上，且Y向导轨的控制电机位于Y向导轨主体的后端，所述夹具通过螺栓固定安装在Y向导轨的溜板上，所述Z向导轨支架固定安装在底座上侧的后端，所述Z向导轨固定安装在Z向导轨支架横臂前侧的中间位置，所述超声工具系统固定安装在Z向导轨前侧的溜板上，且超声工具系统位于夹具的上方，所述防尘罩固定安装在超声工具系统的安装架上。

所述超声工具系统包括安装架、弧形移动装置、弧形导轨装置、环形导轨装置、竖向超声阵子、刀具组件、Y向超声振子、X向超声振子、超声振子安装架、周向转动装置，所述环形导轨装置固定安装在安装架的水平安装板上，所述周向转动装置有两个，分别通过滑轨对称安装在环形导轨装置上，所述弧形导轨装置的两端分别通过螺栓固定安装在两个周向转动装置的安装板上，所述弧形移动装置滑动连接在弧形导轨装置的下方，所述竖向超声阵子通过螺栓固定连接在弧形移动装置的下方，所述刀具组件固定安装在竖向超声阵子的下端，所述超声振子安装架有两个，分别固定安装在安装架水平安装板下面的前端和左端，且两个超声振子安装架相互垂直，所述Y向超声振子固定安装在前侧超声振子安装架下端的安装孔上，所述X向超声振子固定安装在左侧超声振子安装架下端的安装孔上，所述刀具组件中的柔性铰链的两分支分别与Y向超声振子和X向超声振子的里端相连接；

所述安装架包括后连接板、侧肋板、水平安装板，所述后连接板通过螺栓竖向固定安装在水平安装板后侧、且与水平安装板垂直，所述侧肋板有两个，固定安装在后连接板和水平安装板的两侧，所述侧肋板与后连接板垂直且与水平安装板垂直。

所述弧形移动装置包括U形支架、弧形移动齿轮、弧形移动伺服电机、竖向连杆，所述弧形移动伺服电机固定安装在U形支架的前侧板上，所述U形支架的输出轴从U形支架前板的安装孔内穿过，所述弧形移动齿轮固定安装在弧形移动伺服电机的输出轴上且处于U形支架前后板的中间位置，所述竖向连杆通过螺栓固定安装在U形支架的下侧。

所述弧形导轨装置包括弧形齿轮架、弧形导轨滑块、弧形导轨，所述弧形导轨有两个，两个弧形导轨分别对称安装在弧形齿轮架的弧形梁的两侧，所述弧形导轨滑块有两个，两个弧形导轨滑块分别滑动连接在两个弧形导轨上。