[发明专利]一种超声振动辅助高效铣齿加工的系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种超声振动辅助高效铣齿加工的系统，包括刀具工作台、第一连接件、振动变幅杆和刀盘；所述第一连接件与刀具工作台连接；振动变幅杆嵌装在第一连接件内，所述刀具工作台通过第一连接件与振动变幅杆连接以驱动振动变幅杆运动，所述振动变幅杆一端嵌入第一连接件内，另一端安装有刀盘，刀盘朝外安装有铣齿刀具，所述振动变幅杆安装有一对位置相对的压电致动器，振动变幅杆能将压电致动器产生的振动位移和速度进行放大，并能产生轴向与扭转耦合振动，所述压电致动器与超声波发生器连接。本系统及本系统的使用方法可以提高材料的切除效率、刀具的寿命和工件的表面质量，能够同步实现齿轮的粗、精加工，可用于加工各类锥齿轮。

技术领域

本发明涉及齿轮加工领域，特别是涉及一种超声振动辅助高效铣齿加工的系统及使用方法。

背景技术

铣齿作为加工齿轮的一种有效的方法，如图1所示，铣齿刀具31旋转加工工件齿轮32，使工件齿轮32形成锥齿，铣齿广泛应用于各类锥齿轮加工。但是传统的铣齿加工，工件表面质量较低，铣齿加工后的齿轮需要再经过研齿、磨齿等精加工工艺，导致齿轮加工效率较低，且刀具磨损较快，增加生产成本。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种刀具磨损小、工件表面质量高且高效率的超声振动辅助高效铣齿加工的系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声振动辅助高效铣齿加工的系统，包括刀具工作台、第一连接件、振动变幅杆和刀盘；所述第一连接件与刀具工作台连接；所述振动变幅杆嵌装在第一连接件内，所述刀具工作台通过第一连接件与振动变幅杆连接以驱动振动变幅杆运动，所述振动变幅杆一端嵌入第一连接件内，另一端安装有刀盘，刀盘朝外安装有铣齿刀具，所述振动变幅杆安装有一对位置相对的压电致动器，两个所述压电致动器沿垂直于轴线的方向间隔设置，所述振动变幅杆能将压电致动器产生的振动位移和速度进行放大，并能产生轴向与扭转耦合振动，所述压电致动器与超声波发生器连接。

进一步，所述第一连接件设置有截面为多边形的内腔；所述振动变幅杆插装在内腔中；所述振动变幅杆包括按顺序依次设置的配合定位段、第二连接件安装段、致动器安装段、第三连接件安装段以及刀盘安装段；所述配合定位段和刀盘安装段位于振动变幅杆两端，所述配合定位段与内腔底部配合相连，所述刀盘安装段用于安装刀盘；所述第二连接件安装段与内腔内壁之间安装有第二连接件以传递扭矩；所述压电致动器设置有两个且位置相对地安装在致动器安装段；所述第三连接件安装段设置有第一凹槽，所述第一凹槽与内腔内壁之间安装有第三连接件，所述第三连接件与第一连接件固定连接，所述第三连接件截面的外圈为与内腔匹配的多边形，所述第三连接件截面内圈为圆形，所述第三连接件安装段设置有绕轴线均匀分布且斜向设置的凹槽孔。

进一步，所述第二连接件截面的外圈为与内腔匹配的多边形，所述第二连接件截面内圈和第二连接件安装段截面为相互匹配的多边形，所述第二连接件与第一连接件固定连接。

进一步，所述内腔截面为正六边形，所述第二连接件截面内圈和第二连接件安装段截面为正八边形，所述第二连接件与第一连接件设置有相应的螺栓孔以通过螺栓连接固定并预紧，所述第二连接件与第二连接件安装段之间安装有适配的第一垫圈，所述第二连接件设置有断开处，所述断开处安装有第二垫片，所述第二垫片一端与第一垫圈接触，另一端与第一连接件接触。

进一步，所述凹槽孔设置有两组，每组凹槽孔设置有四个且绕轴线均匀分布，所述第一凹槽和第三连接件对应设置有两个且沿轴线间隔设置。

进一步，所述内腔底部设置有圆形凹槽，圆形凹槽处安装有第三垫片，所述第三垫片外端设置有圆锥形凹槽，所述配合定位段与圆锥形凹槽匹配并插入安装在圆锥形凹槽内。

进一步，所述第二连接件安装段和致动器安装段组成一个阶梯轴，第一连接段到致动器安装段直径依次减小，所述压电致动器外圈设置有卡簧，所述卡簧靠近第二连接件安装段的外周设置有台阶，所述台阶与第二连接件安装段组成能匹配安装第二连接件的第二凹槽。