一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床，包括工作臺(tái)、床身、刀架、動(dòng)平臺(tái)、振動(dòng)裝置、振動(dòng)裝置夾具、電機(jī)、滾珠絲杠、并聯(lián)桿、導(dǎo)軌、滑塊、拖架等。在二并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)平臺(tái)上嵌入超聲振動(dòng)切割系統(tǒng)構(gòu)成一種三自由度超聲振動(dòng)輔助切割并聯(lián)機(jī)床，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作空間大，省時(shí)省力，通過(guò)數(shù)字控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)床動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空間三自由度運(yùn)動(dòng)，嵌于動(dòng)平臺(tái)的超聲振動(dòng)輔助切割設(shè)備在超聲高頻信號(hào)源的激勵(lì)下，產(chǎn)生垂直于動(dòng)平臺(tái)表面的超聲縱向振動(dòng)，經(jīng)過(guò)上述多種運(yùn)動(dòng)的復(fù)合之后，最終實(shí)現(xiàn)切割刀具的宏觀多自由度微觀超聲振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，應(yīng)用于蜂窩夾層復(fù)合材料的緊密加工領(lǐng)域。

Two parallel ultrasonic vibration auxiliary cutting machine tool

The invention discloses a two parallel ultrasonic vibration assisted cutting machine comprises a working table, bed, knife, a movable platform, a vibration device, vibration device, clamp motor, ball screw, parallel rod, guide, slider, trailers etc.. In two parallelmachine and embedded on the moving platform of ultrasonic vibration cutting system consists of a three DOF ultrasonic vibration assisted cutting parallel machine tool has the advantages of simple structure, large work space, time saving, through the digital drive control system parallelmachine and moving platform in three degrees of freedom movement, embedded in the moving platform of ultrasonic vibration assisted cutting equipment in the ultrasonic frequency signal source excitation, generated perpendicular to the moving platform of ultrasonic longitudinal vibration on the surface of the composite through a variety of sports, finally realize the macro micro multi degree of freedom ultrasonic vibration cutting tool moving trajectory is applied to honeycomb sandwich composite materials closely processing field.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床
本專(zhuān)利技術(shù)屬于并聯(lián)機(jī)床復(fù)合超聲振動(dòng)切割
，特別是涉及一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床，即是在二并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)平臺(tái)上嵌入超聲振動(dòng)切割系統(tǒng)構(gòu)成一種三自由度超聲振動(dòng)輔助切割并聯(lián)機(jī)床，應(yīng)用于蜂窩夾層復(fù)合材料的精密加工領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
伴隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的發(fā)展，具有蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩夾層復(fù)合材料因其高比強(qiáng)度、高比模量以及低的熱膨脹系數(shù)，被廣泛地應(yīng)用在飛機(jī)地板、機(jī)翼等上面，大幅減輕了自身重量，提高了飛機(jī)的作戰(zhàn)和運(yùn)載能力。但在蜂窩夾層復(fù)合材料的切削加工過(guò)程中，容易出現(xiàn)蜂窩開(kāi)裂、塌陷、撕裂和毛刺等缺陷，從而降低了工件的加工精度和表面質(zhì)量?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)大多數(shù)航空制造企業(yè)仍然延用傳統(tǒng)的金屬切削思路，利用普通多自由度高速數(shù)控銑床對(duì)蜂窩夾層復(fù)合材料進(jìn)行加工，但其刀具磨損嚴(yán)重，難以保證加工過(guò)程的穩(wěn)定性，加工精度偏低，而且加工過(guò)程產(chǎn)生大量碎屑，環(huán)境惡劣。有鑒于此，超聲振動(dòng)切割技術(shù)作為一種新型特種加工方法為蜂窩夾層復(fù)合材料工件的高質(zhì)量、高效加工提供了新途徑。超聲振動(dòng)切割通過(guò)高頻和微小振幅的加工方式，既保證了零件的正常切割和切削加工，又因?yàn)槠浣佑|時(shí)間極短，不會(huì)使蜂窩夾層復(fù)合材料出現(xiàn)變形情況發(fā)生。整個(gè)切割和切削過(guò)程中刀具與工件材料之間發(fā)生間斷性的接觸，即為一種脈沖式的斷續(xù)加工過(guò)程，而其加工過(guò)程就是工件材料與刀具之間的分離運(yùn)動(dòng)特性刀具的高頻、低幅軸向振動(dòng)。有效避免了加工過(guò)程引起的撕扯作用對(duì)蜂窩夾層材料結(jié)構(gòu)的破壞。在超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床方面，當(dāng)前的設(shè)備多是使用普通車(chē)床、鉆床，使得工件可加工性受到了限制，二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床將超聲振動(dòng)輔助切割和并聯(lián)機(jī)床結(jié)合在一起，通過(guò)數(shù)字控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)床動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空間三自由度運(yùn)動(dòng)，嵌于動(dòng)平臺(tái)的超聲振動(dòng)輔助切割設(shè)備在超聲高頻信號(hào)源的激勵(lì)下，產(chǎn)生垂直于動(dòng)平臺(tái)表面的超聲縱向振動(dòng)，經(jīng)過(guò)上述多種運(yùn)動(dòng)的復(fù)合之后，最終實(shí)現(xiàn)切割刀具的宏觀多自由度微觀超聲振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，可應(yīng)用于蜂窩夾層材料的精密加工。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床，即是在二并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)平臺(tái)上嵌入超聲振動(dòng)切割系統(tǒng)構(gòu)成一種三自由度超聲振動(dòng)輔助切割并聯(lián)機(jī)床，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作空間大，省時(shí)省力，通過(guò)數(shù)字控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)床動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空間三自由度運(yùn)動(dòng)，嵌于動(dòng)平臺(tái)的超聲振動(dòng)輔助切割設(shè)備在超聲高頻信號(hào)源的激勵(lì)下，產(chǎn)生垂直于動(dòng)平臺(tái)表面的超聲縱向振動(dòng)，經(jīng)過(guò)上述多種運(yùn)動(dòng)的復(fù)合之后，最終實(shí)現(xiàn)切割刀具的宏觀多自由度微觀超聲振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，應(yīng)用于蜂窩夾層材料的精密加工。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床，包括工作臺(tái)、床身、刀架、動(dòng)平臺(tái)、夾具、振動(dòng)裝置、電機(jī)一、滾珠絲杠一、并聯(lián)支鏈一、并聯(lián)支鏈二、電機(jī)二、縱向?qū)к壱?、拖架、橫向?qū)к壱?、滑板一、滾珠絲杠二、滑板二、縱向?qū)к壎?、橫向?qū)к壎?、電機(jī)三；將動(dòng)平臺(tái)通過(guò)并聯(lián)支鏈一與滑板一連接，通過(guò)并聯(lián)支鏈二與滑板二連接；動(dòng)平臺(tái)上部通過(guò)夾具裝有振動(dòng)裝置，振動(dòng)裝置上設(shè)有刀架；在床身上部設(shè)置有縱向?qū)к壱缓涂v向?qū)к壎?；在縱向?qū)к壱缓涂v向?qū)к壎匣O(shè)有拖架；所述拖架上設(shè)有十字滑座，電機(jī)三通過(guò)滾珠絲杠二與拖架連接，驅(qū)動(dòng)托架做X方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀架在X方向的位置調(diào)整；在拖架上設(shè)有橫向?qū)к壱缓蜋M向?qū)к壎?；在橫向?qū)к壱缓蜋M向?qū)к壎显O(shè)有滑板一和滑板二；在滑板一上設(shè)有滑塊一，在滑板二上設(shè)有滑塊二，將滾珠絲杠一一端貫穿滑塊一與電機(jī)一連接，另一端置于十字滑座內(nèi)；將滾珠絲杠二一端貫穿滑塊二與電機(jī)二連接，另一端置于十字滑座內(nèi)；當(dāng)電機(jī)一和電機(jī)二在相同轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)下，推動(dòng)動(dòng)平臺(tái)做Y方向移動(dòng)；實(shí)現(xiàn)刀架在X方向的位置調(diào)整；當(dāng)電機(jī)一和電機(jī)二在不同轉(zhuǎn)速和不同方向時(shí)，通過(guò)改變并聯(lián)支鏈一和并聯(lián)支鏈二之間的夾角，推動(dòng)動(dòng)平臺(tái)做Z方向的直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀架在Z方向的位置調(diào)整。本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：1、本專(zhuān)利技術(shù)將超聲振動(dòng)輔助切割和并聯(lián)機(jī)床相結(jié)合，即具有并聯(lián)機(jī)床剛度強(qiáng)、工作空間大、易于平面和直線加工等優(yōu)點(diǎn)，也具有超聲振動(dòng)輔助切割切割質(zhì)量?jī)?yōu)異、切割力小，加工速度快等優(yōu)點(diǎn)。2、本專(zhuān)利技術(shù)除了可完成對(duì)工件沿X軸和Y軸的切割，通過(guò)電機(jī)的混合聯(lián)動(dòng)也可以完成XY平面內(nèi)任意方向的直線切割，提高加工效率。3、本專(zhuān)利技術(shù)加工的工件尺寸范圍廣。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖1動(dòng)平臺(tái)的剖視圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖1～圖3所示，一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床，包括工作臺(tái)1、床身2、刀架3、動(dòng)平臺(tái)4、夾具5、振動(dòng)裝置6、電機(jī)一7、滾珠絲杠一8、并聯(lián)支鏈一9、并聯(lián)支鏈二10、電機(jī)二12、縱向?qū)к壱?3、拖架14、橫向?qū)к壱?5、滑板一16、滾珠絲杠二17、滑板二18、縱向?qū)к壎?9、橫向?qū)к壎?0、電機(jī)三21；將動(dòng)平臺(tái)4通過(guò)并聯(lián)支鏈一9與滑板一16連接，通過(guò)并聯(lián)支鏈二10與滑板二18連接；動(dòng)平臺(tái)4上部通過(guò)夾具5裝有振動(dòng)裝置6，振動(dòng)裝置6上設(shè)有刀架3；在床身2上部設(shè)置有縱向?qū)к壱?3和縱向?qū)к壎?9；在縱向?qū)к壱?3和縱向?qū)к壎?9上滑設(shè)有拖架14；所述拖架14上設(shè)有十字絲母座22，電機(jī)三21通過(guò)滾珠絲杠二17與拖架14連接，驅(qū)動(dòng)托架14做X方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀架3在X方向的位置調(diào)整；在拖架14上設(shè)有橫向?qū)к壱?5和橫向?qū)к壎?0；在橫向?qū)к壱?5和橫向?qū)к壎?0上設(shè)有滑板一16和滑板二18；在滑板一16上設(shè)有滑塊一，在滑板二18上設(shè)有滑塊二，將滾珠絲杠一8一端貫穿滑塊一與電機(jī)一7連接，另一端置于十字滑座22內(nèi)；將滾珠絲杠二11一端貫穿滑塊二與電機(jī)二12連接，另一端置于十字滑座22內(nèi)；當(dāng)電機(jī)一7和電機(jī)二12在相同轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)下，推動(dòng)動(dòng)平臺(tái)4做Y方向移動(dòng)；實(shí)現(xiàn)刀架3在X方向的位置調(diào)整；當(dāng)電機(jī)一7和電機(jī)二12在不同轉(zhuǎn)速和不同方向時(shí)，通過(guò)改變并聯(lián)支鏈一9和并聯(lián)支鏈二10之間的夾角，推動(dòng)動(dòng)平臺(tái)4做Z方向的直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀架3在Z方向的位置調(diào)整。所述動(dòng)平臺(tái)4與并聯(lián)支鏈一9和并聯(lián)支鏈二10通過(guò)銷(xiāo)軸連接。所述電機(jī)一7、電機(jī)二12和電機(jī)三21固定在床身2上。實(shí)施例通過(guò)電機(jī)三21帶動(dòng)滾珠絲杠二17旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)絲母座帶動(dòng)拖架14沿縱向?qū)к壱?3和縱向?qū)к壎?9做X方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刀架X方向位置的調(diào)整。在托架14上裝有電機(jī)一7和電機(jī)二12分別驅(qū)動(dòng)滑板一16和滑板二18在拖架4的導(dǎo)軌上做Y方向的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而借助兩個(gè)并聯(lián)支鏈一9和并聯(lián)支鏈二10推動(dòng)動(dòng)平臺(tái)4做Y方向的直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)刀架3在Y方向的位置調(diào)整，并且當(dāng)電機(jī)一7和電機(jī)二12轉(zhuǎn)速和方向不同時(shí)，從而借助并聯(lián)支鏈一9和并聯(lián)支鏈二10推動(dòng)動(dòng)平臺(tái)4做Z方向的直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)刀架3在Z方向的位置調(diào)整。將工件安裝在工作臺(tái)1上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)三個(gè)電機(jī)可使刀架位于合適的加工位置。(1)實(shí)現(xiàn)X方向的切割，調(diào)整刀架3，使刀片的刃口朝向X方向。按照上述X方向運(yùn)動(dòng)方法，使動(dòng)平臺(tái)沿X方向運(yùn)動(dòng)并完成切割。(2)實(shí)現(xiàn)Y方向的切割，調(diào)整刀架3，使刀片的刃口朝向Y方向，按照上述Y方向運(yùn)動(dòng)方法，使動(dòng)平臺(tái)沿Y方向運(yùn)動(dòng)并完成切割。(3)實(shí)現(xiàn)XY平面任意方向的直線切割，調(diào)整刀架3，使刃口朝向要加工的方向。通過(guò)控制X方向和Y方向運(yùn)動(dòng)的速度使動(dòng)平臺(tái)沿要加工方向移動(dòng)并完成切割。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床，包括工作臺(tái)、床身、刀架、動(dòng)平臺(tái)、夾具、振動(dòng)裝置、電機(jī)一、滾珠絲杠一、并聯(lián)支鏈一、并聯(lián)支鏈二、電機(jī)二、縱向?qū)к壱?、拖架、橫向?qū)к壱?、滑板一、滾珠絲杠二、滑板二、縱向?qū)к壎?、橫向?qū)к壎?、電機(jī)三；將動(dòng)平臺(tái)通過(guò)并聯(lián)支鏈一與滑板一連接，通過(guò)并聯(lián)支鏈二與滑板二連接；動(dòng)平臺(tái)上部通過(guò)夾具裝有振動(dòng)裝置，振動(dòng)裝置上設(shè)有刀架；在床身上部設(shè)置有縱向?qū)к壱缓涂v向?qū)к壎辉诳v向?qū)к壱缓涂v向?qū)к壎匣O(shè)有拖架；所述拖架上設(shè)有十字滑座，電機(jī)三通過(guò)滾珠絲杠二與拖架連接，驅(qū)動(dòng)托架做X方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀架在X方向的位置調(diào)整；在拖架上設(shè)有橫向?qū)к壱缓蜋M向?qū)к壎?；在橫向?qū)к壱缓蜋M向?qū)к壎显O(shè)有滑板一和滑板二；在滑板一上設(shè)有滑塊一，在滑板二上設(shè)有滑塊二，將滾珠絲杠一一端貫穿滑塊一與電機(jī)一連接，另一端置于十字滑座內(nèi)；將滾珠絲杠二一端貫穿滑塊二與電機(jī)二連接，另一端置于十字滑座內(nèi)；當(dāng)電機(jī)一和電機(jī)二在相同轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)下，推動(dòng)動(dòng)平臺(tái)做Y方向移動(dòng)；實(shí)現(xiàn)刀架在X方向的位置調(diào)整；當(dāng)電機(jī)一和電機(jī)二在不同轉(zhuǎn)速和不同方向時(shí)，通過(guò)改變并聯(lián)支鏈一和并聯(lián)支鏈二之間的夾角，推動(dòng)動(dòng)平臺(tái)做Z方向的直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀架在Z方向的位置調(diào)整。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種二并聯(lián)超聲振動(dòng)輔助切割機(jī)床，包括工作臺(tái)、床身、刀架、動(dòng)平臺(tái)、夾具、振動(dòng)裝置、電機(jī)一、滾珠絲杠一、并聯(lián)支鏈一、并聯(lián)支鏈二、電機(jī)二、縱向?qū)к壱?、拖架、橫向?qū)к壱弧⒒逡?、滾珠絲杠二、滑板二、縱向?qū)к壎?、橫向?qū)к壎?、電機(jī)三；將動(dòng)平臺(tái)通過(guò)并聯(lián)支鏈一與滑板一連接，通過(guò)并聯(lián)支鏈二與滑板二連接；動(dòng)平臺(tái)上部通過(guò)夾具裝有振動(dòng)裝置，振動(dòng)裝置上設(shè)有刀架；在床身上部設(shè)置有縱向?qū)к壱缓涂v向?qū)к壎辉诳v向?qū)к壱缓涂v向?qū)к壎匣O(shè)有拖架；所述拖架上設(shè)有十字滑座，電機(jī)三通過(guò)滾珠絲杠二與拖架連接，驅(qū)動(dòng)托架做X方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀架在X方向的位置調(diào)整；在拖架上設(shè)有橫向?qū)к壱缓蜋M向?qū)к壎?；在橫向?qū)к壱缓蜋M向?qū)к壎显O(shè)有滑板一和滑板二；在滑...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄒平，何宇，任毅，田英健，康迪，陳碩，周忠明，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：東北大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21