[发明专利]一种纵径振动薄板裁剪装置及其应用

权利要求书

1.一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，包括三维运动机构，纵径振动裁剪部件，数字控制系统；

三维运动机构包括：基台，丝杠，立柱，螺母副，联轴器，驱动电机，上下调整对刀机构，支撑架，纵向运动平台，横向运动平台，固定架；立柱通过螺钉安装在基台上，驱动电机通过螺钉安装在立柱上方，驱动电机通过联轴器和丝杠相连，螺母副通过螺栓和上下调整对刀机构相联接，丝杠和螺母副通过螺纹旋合联接在一起，支撑架设置在上下调整对刀机构上；纵向运动平台通过螺栓联接设置在基台上，横向运动平台通过螺栓联接设置在纵向运动平台上，固定架通过螺栓联接设置在横向运动平台上；

纵径振动裁剪部件设置在三维运动机构的支撑架下侧，纵径振动裁剪部件包括：上端驱动电机，外套筒，连轴筒，弹簧，下端驱动电机，电机法兰盘，内套筒，轴承，压电振动器，法兰盘，振幅放大器，径振裁剪盘刀，脉冲电源；上端驱动电机设置于支撑架上端；连轴筒设置于外套筒的上端；弹簧设置于连轴筒中；下端驱动电机设置于外套筒端面的一侧；电机法兰盘设置在下端驱动电机的外圈；内套筒的外圈两侧各设置有一个轴承，轴承的外圈与外套筒内圈配合；轴承的内圈与内套筒外圈配合；压电振动器设置于内套筒的内部；压电振动器包括：后盖板，压电陶瓷片，电极片，前盖板，连接螺栓；压电陶瓷片设置于前盖板的后端；电极片设置于压电陶瓷片之间；后盖板设置于压电陶瓷片后端；后盖板，压电陶瓷片，电极片和前盖板通过连接螺栓同轴压紧连接；前盖板的外圈通过法兰盘联结内套筒；脉冲电源通过导线与压电振动器相连接；

振幅放大器设置于压电振动器的前端，径振裁剪盘刀设置于振幅放大器前端纵向振动的节面位置，所述径振裁剪盘刀圆周均匀设置有刃尖单向偏置的月牙形切刃，每个刃尖单向偏置的月牙形切刃均具有锋利边沿。

2.根据权利要求1所述一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，三维运动机构的横向移动工作平台是滚珠丝杠驱动形式的工作移动平台；或横向移动工作平台是直线电机驱动形式的工作移动平台；纵向移动工作平台是滚珠丝杠驱动形式的工作移动平台；或纵向移动工作平台是直线电机驱动形式的工作移动平台。

3.根据权利要求1所述一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，三维运动机构的固定架与横向运动平台通过螺栓连接；固定架的上端设置有经过淬火的钢质工作台面，工作台面与固定架的连接方式为螺栓连接。

4.根据权利要求1所述一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，纵径振动裁剪部件的上端驱动电机的输出轴与连轴筒连接；下端驱动电机的输出轴与内套筒的一侧端面通过联轴器相连接。

5.根据权利要求1所述一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，纵径振动裁剪部件设置集电环或者采用非接触式供电的方法为压电振动器供电。

6.根据权利要求1所述一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，纵径振动裁剪部件的压电振动器与振幅放大器，振幅放大器与径振裁剪盘刀为螺钉联结或焊接方式进行联结。

7.根据权利要求1所述一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，纵径振动裁剪部件的径振裁剪盘刀的材料可为TC4，316L，铝，45号钢，工具钢，硬质合金。

8.根据权利要求1所述一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，纵径振动裁剪部件的驱动电机为步进电机或者伺服电机。

9.根据权利要求1所述一种纵径振动薄板裁剪装置，其特征在于，纵径振动裁剪部件的上端驱动电机和下端驱动电机是带有旋转编码器的转速和相位可控电机。

10.权利要求1-9任一所述的一种纵径振动薄板裁剪装置的应用，用于薄木板的成型加工，包括如下加工步骤：

1）将需要裁剪的薄木板，放在固定架上的工作台面上，通过固定夹具对薄木板进行压紧固定；

2）打开三维运动机构的开关，将编好的程序代码通过USB接口输入到三维运动机构的数控系统中，然后操作三维运动机构，把径振裁剪盘刀的裁剪刃回到三维运动机构的坐标原点，调动上下调整对刀机构，让切削刃与工作台面上的薄木板接触，并且径振裁剪盘刀对薄木板通过弹簧提供一定的预紧力；

3）脉冲电源把市电转换成与压电振动器相匹配的高频交流电信号，驱动压电振动器进行轴向的超声振动，进而通过振幅放大器向前传递，使固定在振幅放大器前端节面位置的径振裁剪盘刀产生圆周径向超声波振动；

4）三维运动机构执行加工程序，三维运动机构的纵向工作平台与横向工作平台分别驱动控制坐标系中的X,Y方向，带有旋转编码器的上端驱动电机输出轴的旋转控制Z方向上的转动，通过相位可控功能，使径振裁剪盘刀的盘型结构所在的平面始终和进给方向保持一致，从而可以实现工作台面上各种形状薄木板的裁剪；下端驱动电机输出轴的旋转带动内套筒旋转，进而带动径振裁剪盘刀圆盘结构的旋转，由于盘形径振裁剪盘刀圆周均匀设置有刃尖单向偏置的月牙形切刃，且盘形径振裁剪盘刀圆周存在圆周径向振动，旋转的径振裁剪盘刀圆周边沿的线速度与圆盘结构进给的速度相同，薄木板在工作台面上不会产生滑移，径振裁剪盘刀在贴着薄木板转动并前进的过程中，即可对薄木板进行裁剪，并按照程序裁剪出程序设计的形状；

5）裁剪完成后，径振裁剪盘刀向上升起，回到三维运动机构坐标原点。