專利名稱：彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車削，尤其涉及一種彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
超聲車削方法在切削加工中取得了優(yōu)異的效果，例如，加工精度顯著提高，表面粗糙度大幅度降低，刀具壽命可提高6～20倍，切削溫度可降低至接近室溫，切削力只有普通車削的 因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)超聲車削進(jìn)行了大量的理論分析和試驗(yàn)研究。
根據(jù)刀尖的振動(dòng)方向，超聲車削裝置可分為縱向振動(dòng)超聲車削裝置、彎曲振動(dòng)超聲車削裝置和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)超聲車削裝置三種形式。其中，彎曲振動(dòng)超聲車削裝置加工范圍大，便于操作者觀察，因而一直受到研究和開發(fā)人員的重視。
彎曲振動(dòng)車削刀桿是彎曲振動(dòng)超聲車削裝置的刀體。由于彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)在生產(chǎn)中測(cè)定耗時(shí)耗力、壓塊調(diào)節(jié)麻煩、車刀磨損和重新刃磨后節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化、輔助時(shí)間長(zhǎng)、頻率漂移等問(wèn)題，工廠急需解決這些問(wèn)題。
彎曲振動(dòng)超聲車削方法是在傳統(tǒng)的車削過(guò)程中給刀具施加超聲波振動(dòng)而形成的一種新型加工方法。
彎曲振動(dòng)超聲車削裝置由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、彎曲振動(dòng)車削刀桿、硬質(zhì)合金刀頭、節(jié)點(diǎn)壓塊和工藝裝置構(gòu)成。超聲波發(fā)生器將220V(380V)、50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻的正弦波電振蕩信號(hào)，換能器將電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲頻機(jī)械振動(dòng)，變幅桿將換能器的縱向振動(dòng)放大后傳遞給彎曲振動(dòng)刀桿，從而推動(dòng)超聲車刀沿主切削力方向進(jìn)行超聲振動(dòng)。
超聲車削裝置的作用是使車刀獲得一定振幅的超聲頻機(jī)械振動(dòng)，將超聲振動(dòng)系統(tǒng)和車刀固定在刀架上即可實(shí)現(xiàn)超聲車削加工。
超聲車削裝置使用的換能器通常分為鎳片磁致伸縮和壓電換能器二種。表1列出了兩種換能器的特性。
表1 換能器的特性 超聲車刀包括機(jī)類可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片、一振型車刀至五振型車刀。其中，縱向振動(dòng)超聲車削裝置使用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片和一振型車刀，彎曲振動(dòng)超聲車削裝置使用二振型車刀至五振型車刀。
超聲車刀設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量對(duì)超聲車削效率有重要影響。因此，對(duì)超聲車刀提出下述基本要求(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好，便于在各種車床上使用；(2)聲能損耗小，長(zhǎng)時(shí)間工作不發(fā)熱，不發(fā)出吱吱的響聲；(3)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，采用合適的截面過(guò)渡圓弧，不允許出現(xiàn)虛焊和裂紋，避免在切削中產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。
(4)綜合考慮聲學(xué)性能和刀桿的機(jī)械性能(韌性、強(qiáng)度等)及成本、可加工性等因素，一般選用45號(hào)鋼或優(yōu)質(zhì)合金鋼制造彎曲振動(dòng)刀桿，有條件時(shí)，要經(jīng)表面滲氮。彎曲振動(dòng)刀桿一端焊接硬質(zhì)合金刀頭或超硬材料刀頭，焊接后的刀桿不允許有裂紋和缺陷。彎曲振動(dòng)刀桿應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
彎曲振動(dòng)刀桿諧振頻率f的計(jì)算公式為f=AnC2πl2JA---(1)]]>式中A——刀桿截面積(mm2)；l——刀桿長(zhǎng)度(mm)；C——聲波在彈性材料中傳播的速度(mm/s)；J——截面慣性矩(mm4)；
An——振型系數(shù)，隨不同振型而不同，見圖1。
彎曲振動(dòng)車削刀桿的作用有三個(gè)；一是傳遞超聲振動(dòng)能量；二是變換振動(dòng)方向；三是作為刀頭的支撐體，要有足夠的強(qiáng)度和剛度。
要保證超聲車刀的強(qiáng)度和剛度，第一是選擇聲損耗小，強(qiáng)度要高的材料，刀桿厚度和寬度要足夠大，保證有足夠的抗彎強(qiáng)度，這些都容易做到。第二是要在節(jié)點(diǎn)處固定節(jié)點(diǎn)壓塊，將彎曲振動(dòng)刀桿安裝在刀架上，從而提高超聲車削工藝系統(tǒng)剛度。
何謂節(jié)點(diǎn)？節(jié)點(diǎn)就是位移為零的點(diǎn)。對(duì)于彎曲振動(dòng)刀桿來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)就是一條寬度為零的直線，又稱為節(jié)線。
從理論上來(lái)看，節(jié)點(diǎn)壓緊凸臺(tái)寬度d′＝0。
但是，從工程角度來(lái)看，寬度為零的節(jié)點(diǎn)壓塊是不存在的，是不能保證和提高超聲車削工藝系統(tǒng)剛度的。
因此，準(zhǔn)確確定彎曲振動(dòng)刀桿的節(jié)點(diǎn)就變得既非常重要，又非常迫切了，否則，采用一振型以上刀桿的超聲車削就無(wú)法在生產(chǎn)中使用，操作工人也沒有調(diào)整壓塊位置及兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間距離的耐心和時(shí)間。
下面舉例說(shuō)明彎曲振動(dòng)刀桿的設(shè)計(jì)計(jì)算、節(jié)點(diǎn)確定和固定方法設(shè)計(jì)一個(gè)五振型刀桿，材質(zhì)為45號(hào)鋼，共振頻率為20kHz，取厚度h＝18mm。
解A5＝298c＝5.1×106mm/sλ=cf=5.1×1062×104=255mm]]>將這些數(shù)據(jù)代入式(1)得l=12298×183π×255=250.69mm]]>各節(jié)點(diǎn)位置為0.06l＝15.04mm 0.277l＝69.44mm0.409l＝102.53mm 0.591l＝148.16mm0.773l＝193.78mm 0.94l＝235.65mm其刀桿形狀如圖2所示，其中點(diǎn)畫線位置為位移節(jié)點(diǎn)位置?？稍谖灰乒?jié)點(diǎn)處用節(jié)點(diǎn)壓塊進(jìn)行緊固。圖3所示為可用于該五振型車刀的壓塊長(zhǎng)度不可調(diào)節(jié)的節(jié)點(diǎn)壓塊，實(shí)用中，壓塊長(zhǎng)度還可做成可調(diào)節(jié)的，便于調(diào)整和使用。
根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)可知，二振型以上刀桿因在節(jié)點(diǎn)堅(jiān)固，故剛性好，而且由于聲振系統(tǒng)放在車刀后面，可以擴(kuò)大加工范圍。當(dāng)然，二振型以上刀桿要求計(jì)算準(zhǔn)確，調(diào)整比一振型刀桿困難。
彎曲振動(dòng)刀桿設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題(1)垂直度、平行度誤差應(yīng)符合要求矩形刀桿的四面之間的垂直度、平行度誤差均應(yīng)小于0.01mm。
(2)選取合適的振型系數(shù)振型系數(shù)An的選取應(yīng)根據(jù)振型而定。不同的振型，An值也不同。
(3)刀桿寬度必須適當(dāng)從理論上來(lái)說(shuō)，刀桿寬度雖與共振頻率無(wú)關(guān)，但也不可選得太寬。在滿足彎曲振動(dòng)刀桿強(qiáng)度、剛度的情況下越窄越好。這樣有利于超聲能量的集中，便于把能量傳遞給刀頭。
(4)刀頭的厚度不能過(guò)薄彎曲振動(dòng)刀桿刀頭部分的厚度一般應(yīng)比整個(gè)刀桿薄一半左右。這樣，既有利于焊接刀頭，又有利于超聲能量的集中，從而提高刀頭部分的振幅。但由于這部分變薄，也會(huì)影響刀桿的共振頻率，一般使共振頻率降低，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意這一點(diǎn)。
(5)超聲車刀的刀具角度超聲車削一般采用硬質(zhì)合金刀具和超硬材料刀具。從理論上講，超聲車削時(shí)工件的加工精度對(duì)刀具角度(后角除外)沒有特殊要求，尤其與前角無(wú)關(guān)，為使用負(fù)前角刀具切削創(chuàng)造了條件。超聲車削要求刀具后角不宜過(guò)小。
由于超聲車削的切削力僅為普通車削的1/3～1/10，所以刀尖圓弧半徑可以選得比普通車削稍大。刀具刃口要求平滑而鋒利，在放大鏡下觀看刃口不應(yīng)有鋸齒形缺陷，這對(duì)降低表面粗糙度的Ra值很重要。普通車削中，要求刀具表面粗糙度Ra值低于工件要求的表面粗糙度Ra值，這一點(diǎn)對(duì)超聲車削也是適用的。
下面歸納一下彎曲振動(dòng)刀桿的特點(diǎn)1.彎曲振動(dòng)刀桿采用焊接硬質(zhì)合金刀頭。氧焊容易造成裂紋，甚至刀頭斷裂。焊接還容易造成刀桿變形。這種刀具制造成本高。采用彎曲振動(dòng)刀桿，變幅桿輸出端面和刀桿端面之間的聲能損耗較大，有時(shí)界面之間嚴(yán)重發(fā)熱，溫度高達(dá)60～70℃，況且刀桿熱變形對(duì)保證尺寸精度也不利。為此，可對(duì)相互接觸的兩端面進(jìn)行研磨，保證Ra＜0.1μm，平面度＜4μm，連接之前，界面之間涂敷硅油或蓖麻油。這樣，有效地解決了界面之間的嚴(yán)重發(fā)熱，將聲能損耗降低到最低限度，減少了刀桿的熱變形，保證了加工精度。
2.除一振型車刀外，二振型車刀至五振型車刀都存在位移節(jié)點(diǎn)確定的困難。要正確的將壓塊壓在刀桿的位移節(jié)點(diǎn)上，往往需要花費(fèi)30～60min，大大增加了輔助時(shí)間。更為嚴(yán)重的是，當(dāng)?shù)毒吣p到一定值、重新刃磨刀具后，節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化，需重新測(cè)量節(jié)點(diǎn)，再調(diào)整壓塊上兩壓頭距離，進(jìn)一步增加輔助時(shí)間。
(1)用解析法推導(dǎo)的公式將彎曲振動(dòng)刀桿設(shè)計(jì)好后，在節(jié)點(diǎn)處劃線；(2)彎曲振動(dòng)刀桿裝在變幅桿輸出端后，放入水中，根據(jù)水中的波形修正節(jié)點(diǎn)，再重新劃線；(3)彎曲振動(dòng)刀桿裝在變幅桿輸出端后，在彎曲振動(dòng)刀桿上端面撒一層細(xì)粉筆灰，粉筆灰聚集處即為彎曲振動(dòng)刀桿節(jié)點(diǎn)；(4)用湊試法確定節(jié)點(diǎn)，即反復(fù)不斷地用節(jié)點(diǎn)之間距離可調(diào)整的壓塊壓緊刀桿，直到找出節(jié)點(diǎn)為止；3.諧振質(zhì)量大，增加了超聲能量的損耗。
4.制造成本高，一般為硬質(zhì)合金刀片的3～4倍。
為了節(jié)省測(cè)量位移節(jié)點(diǎn)和調(diào)整壓塊所需的輔助時(shí)間，本發(fā)明提出了研制速度快、智能化的節(jié)點(diǎn)測(cè)量?jī)x和節(jié)點(diǎn)壓塊之間距離調(diào)整裝置的設(shè)想。
彎曲振動(dòng)刀桿在節(jié)點(diǎn)處采用壓塊固定法。
壓塊易于制造，調(diào)整方便，一般常被采用，其結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。壓塊設(shè)計(jì)中主要是確定位移節(jié)點(diǎn)位置和計(jì)算任意兩個(gè)位移節(jié)點(diǎn)之間的距離，可從彎曲振動(dòng)刀桿設(shè)計(jì)中直接得到。當(dāng)?shù)都饽p、負(fù)載變化引起頻率變化時(shí)，位移節(jié)點(diǎn)位置和兩個(gè)位移節(jié)點(diǎn)之間的距離也會(huì)發(fā)生變化，因此最好采用可調(diào)式壓塊。壓塊厚度H在刀架結(jié)構(gòu)尺寸允許的條件下盡可能大些，以提高壓塊的強(qiáng)度和剛度。壓塊寬度可與刀桿寬度相等。壓緊凸臺(tái)寬度d′應(yīng)兼顧強(qiáng)度、剛度和聲能損耗，一般取2～3mm。
根據(jù)圖1中的公式計(jì)算值只是理論值，由于材料、熱處理、諧振頻率變化等多種因素的影響，實(shí)際節(jié)點(diǎn)位置將會(huì)發(fā)生變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置。
它具有刀架體，在刀架體上設(shè)有第一可移動(dòng)壓塊、第二可移動(dòng)壓塊、第三可移動(dòng)壓快、第四可移動(dòng)壓塊，第一可移動(dòng)壓塊和第三可移動(dòng)壓塊通過(guò)連接板相連接，第二可移動(dòng)壓塊和第四可移動(dòng)壓塊通過(guò)連接板相連接，第一可移動(dòng)壓塊和第三可移動(dòng)壓塊通過(guò)方形槽分別裝在第二可移動(dòng)壓塊和第四可移動(dòng)壓塊中，在第三可移動(dòng)壓塊右側(cè)面和下方裝有第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪和左伺服電機(jī)；在第四可移動(dòng)壓塊右側(cè)面和下方裝有第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪和右伺服電機(jī)；在第三可移動(dòng)壓塊、第四可移動(dòng)壓塊右側(cè)分別裝有左位移傳感器和右位移傳感器；左位移傳感器與第三絲杠、第六齒輪相連接，與第一可移動(dòng)壓塊同步同向移動(dòng)；右位移傳感器與第四絲杠、第二齒輪相連接，與第二可移動(dòng)壓塊同步同向移動(dòng)。
左位移傳感器和右位移傳感器分別與測(cè)振儀、雙通道A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)相接。左伺服電機(jī)和右伺服電機(jī)分別與計(jì)算機(jī)、雙通道A/D轉(zhuǎn)換器、測(cè)振儀相接。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下(1)該方法調(diào)整迅速；(2)調(diào)整準(zhǔn)確；(3)根除了工人的麻煩，有效的解決了彎曲振動(dòng)超聲車削實(shí)用化的問(wèn)題；(4)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)測(cè)量自動(dòng)化。


圖1(a)是彎曲振動(dòng)刀桿一振型車刀的振型系數(shù)；圖1(b)是彎曲振動(dòng)刀桿二振型車刀的振型系數(shù)；圖1(c)是彎曲振動(dòng)刀桿三振型車刀的振型系數(shù)；圖1(d)是彎曲振動(dòng)刀桿四振型車刀的振型系數(shù)；圖1(e)是彎曲振動(dòng)刀桿五振型車刀的振型系數(shù)；圖2(a)是五振型刀桿的主視圖；圖2(b)是五振型刀桿的俯視圖；圖3(a)是五振型車刀用于壓緊I、II兩點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)壓塊；圖3(b)是五振型車刀用于壓緊I、IV兩點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)壓塊圖4是彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置主視圖；圖5是彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置側(cè)視圖；圖6是彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置俯視圖；圖7是彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置局部視圖；圖中彎曲振動(dòng)車削刀桿1、第一可移動(dòng)壓塊2、刀架體3、第二可移動(dòng)壓塊4、壓電換能器5、變幅桿6、硬質(zhì)合金刀頭7、第一螺釘8、第一絲杠9、第三可移動(dòng)壓快10、第一壓緊螺釘11、第四可移動(dòng)壓塊12、第二絲杠13、第二螺釘14、第一軸15、第三螺釘16、左位移傳感器17、第二壓緊螺釘18、右位移傳感器19、第四螺釘20、第一導(dǎo)軌21、第三絲杠22、左伺服電機(jī)23、右伺服電機(jī)24、第四絲杠25、第二導(dǎo)軌26、第五螺釘27、連接板28、墊片29、第一齒輪30、第二齒輪31、第三齒輪32、第五螺釘33、第二軸34、第四齒輪35、第五齒輪36、第六齒輪37。
圖8是彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；圖9是彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置的軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式
彎曲振動(dòng)刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊制作成長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)。
彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置具有刀架體3，在刀架體3上設(shè)有第一可移動(dòng)壓塊2、第二可移動(dòng)壓塊4、第三可移動(dòng)壓快10、第四可移動(dòng)壓塊12，第一可移動(dòng)壓塊和第三可移動(dòng)壓塊通過(guò)連接板28相連接，第二可移動(dòng)壓塊和第四可移動(dòng)壓塊通過(guò)連接板相連接，第一可移動(dòng)壓塊和第三可移動(dòng)壓塊通過(guò)方形槽分別裝在第二可移動(dòng)壓塊和第四可移動(dòng)壓塊中，在第三可移動(dòng)壓塊右側(cè)面和下方裝有第四齒輪35、第五齒輪36、第六齒輪37和左伺服電機(jī)23；在第四可移動(dòng)壓塊右側(cè)面和下方裝有第一齒輪30、第二齒輪31、第三齒輪32和右伺服電機(jī)24；在第三可移動(dòng)壓塊、第四可移動(dòng)壓塊右側(cè)分別裝有左位移傳感器17和右位移傳感器19；左位移傳感器與第三絲杠、第六齒輪相連接，與第一可移動(dòng)壓塊同步同向移動(dòng)；右位移傳感器與第四絲杠、第二齒輪相連接，與第二可移動(dòng)壓塊同步同向移動(dòng)。
左位移傳感器17和右位移傳感器19分別與測(cè)振儀、雙通道A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)相接。
左伺服電機(jī)23和右伺服電機(jī)24分別與計(jì)算機(jī)、雙通道A/D轉(zhuǎn)換器、測(cè)振儀相接。
四個(gè)可移動(dòng)壓塊2、4、10、12均裝在事先設(shè)定的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間。調(diào)整節(jié)點(diǎn)壓塊之前，先將壓緊螺釘18松開，開啟超聲波發(fā)生器，使壓電換能器、變幅桿和彎曲振動(dòng)車削刀桿1工作在諧振狀態(tài)。當(dāng)左伺服電機(jī)23帶動(dòng)第五齒輪36、第四齒輪35、第六齒輪37旋轉(zhuǎn)，通過(guò)第一絲杠9帶動(dòng)第一可移動(dòng)壓塊2左移時(shí)，左位移傳感器17測(cè)出的第一可移動(dòng)壓塊2、第三可移動(dòng)壓塊10的位移不斷減?。划?dāng)左位移傳感器17測(cè)出的第一可移動(dòng)壓塊2、第三可移動(dòng)壓塊10的位移為零時(shí)(或位移δ＜0.1μm時(shí))，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，使左伺服電機(jī)23停止轉(zhuǎn)動(dòng)，第一可移動(dòng)壓塊2和第三可移動(dòng)壓塊10停止在彎曲振動(dòng)車削刀桿1的左側(cè)節(jié)點(diǎn)上。同時(shí)，當(dāng)右伺服電機(jī)24帶動(dòng)第三齒輪32、第一齒輪30、第二齒輪31旋轉(zhuǎn)，通過(guò)第二絲桿13帶動(dòng)第二可移動(dòng)壓塊4和第四可移動(dòng)壓塊12右移時(shí)，右位移傳感器19測(cè)出的第二可移動(dòng)壓塊4、第四可移動(dòng)壓塊12的位移為零時(shí)(或位移δ＜0.1μm時(shí))，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，使右伺服電機(jī)24停止轉(zhuǎn)動(dòng)，第二可移動(dòng)壓塊4和第四可移動(dòng)壓塊12停止在彎曲振動(dòng)車削刀桿1的右側(cè)節(jié)點(diǎn)上。此時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺釘18，通過(guò)墊片29將四個(gè)可移動(dòng)壓塊2、4、10、12壓緊在彎曲振動(dòng)刀桿節(jié)點(diǎn)上。
本發(fā)明的工作過(guò)程彎曲振動(dòng)超聲車削裝置由超聲波發(fā)生器、壓電換能器、變幅桿、彎曲振動(dòng)刀桿、硬質(zhì)合金刀頭、節(jié)點(diǎn)壓塊和工藝裝置構(gòu)成。超聲波發(fā)生器將220V(380V)、50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻的正弦波電振蕩信號(hào)，壓電換能器將電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲頻機(jī)械振動(dòng)，變幅桿將壓電換能器的縱向振動(dòng)放大后傳遞給彎曲振動(dòng)刀桿，從而推動(dòng)超聲車刀沿主切削力方向進(jìn)行超聲振動(dòng)。
第一可移動(dòng)壓塊2和第三可移動(dòng)壓塊10通過(guò)連接板裝配在一起，可同時(shí)移動(dòng)和停止在某一個(gè)位置上。第二可移動(dòng)壓塊4和第四可移動(dòng)壓塊12通過(guò)連接板裝配在一起，可同時(shí)移動(dòng)和停止在某一個(gè)位置上。第一可移動(dòng)壓塊2和第三可移動(dòng)壓塊10通過(guò)方形槽分別裝在第二可移動(dòng)壓塊4和第四可移動(dòng)壓塊12中，且可相互進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。在第三可移動(dòng)壓塊2右側(cè)面和下方裝有第四齒輪35、第五齒輪36、第六齒輪37和左伺服電機(jī)23；在第四可移動(dòng)壓塊12右側(cè)面和下方裝有第一齒輪30、第二齒輪31、第三齒輪32和右伺服電機(jī)24。在第三可移動(dòng)壓塊10、第四可移動(dòng)壓塊12右側(cè)分別裝有左位移傳感器17和右位移傳感器19。左位移傳感器17與第三絲杠22、第六齒輪37相連接，與第一可移動(dòng)壓塊2同步同向移動(dòng)；右位移傳感器19與第四絲杠25、第二齒輪31相連接，與第二可移動(dòng)壓塊2同步同向移動(dòng)。
四個(gè)可移動(dòng)壓塊2、4、10、12均裝在事先設(shè)定的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間。調(diào)整節(jié)點(diǎn)壓塊之前，先將壓緊螺釘18松開，開啟超聲波發(fā)生器，使壓電換能器、變幅桿和彎曲振動(dòng)車削刀桿1工作在諧振狀態(tài)。當(dāng)左伺服電機(jī)23帶動(dòng)第五齒輪36、第四齒輪35、第六齒輪37旋轉(zhuǎn)，通過(guò)第一絲杠9帶動(dòng)第一可移動(dòng)壓塊2左移時(shí)，左位移傳感器17測(cè)出的第一可移動(dòng)壓塊2、第三可移動(dòng)壓塊10的位移不斷減小；當(dāng)左位移傳感器17測(cè)出的第一可移動(dòng)壓塊2、第三可移動(dòng)壓塊10的位移為零時(shí)(或位移δ＜0.1μm時(shí))，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，使左伺服電機(jī)23停止轉(zhuǎn)動(dòng)，第一可移動(dòng)壓塊2和第三可移動(dòng)壓塊10停止在彎曲振動(dòng)車削刀桿1的左側(cè)節(jié)點(diǎn)上。同時(shí)，當(dāng)右伺服電機(jī)24帶動(dòng)第三齒輪32、第一齒輪30、第二齒輪31旋轉(zhuǎn)，通過(guò)第二絲桿13帶動(dòng)第二可移動(dòng)壓塊4和第四可移動(dòng)壓塊12右移時(shí)，右位移傳感器19測(cè)出的第二可移動(dòng)壓塊4、第四可移動(dòng)壓塊12的位移為零時(shí)(或位移δ＜0.1μm時(shí))，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，使右伺服電機(jī)24停止轉(zhuǎn)動(dòng)，第二可移動(dòng)壓塊4和第四可移動(dòng)壓塊12停止在彎曲振動(dòng)車削刀桿1的右側(cè)節(jié)點(diǎn)上。此時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺釘18，通過(guò)墊片29將四個(gè)可移動(dòng)壓塊2、4、10、12壓緊在彎曲振動(dòng)刀桿節(jié)點(diǎn)上。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)流程如下測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)左位移傳感器17測(cè)得第三可移動(dòng)壓塊10的振幅|ai|并控制第三可移動(dòng)壓塊10向左移動(dòng)ΔX，ΔX為第三可移動(dòng)壓塊10的移動(dòng)步長(zhǎng)。然后測(cè)得第三可移動(dòng)壓塊10的振幅為aj，比較|ai|和|aj|的大小，若|aj|＜|ai|，賦值ai＝aj進(jìn)入第一個(gè)子循環(huán)，使第三可移動(dòng)壓塊10向左朝節(jié)點(diǎn)位置慢慢移動(dòng)，直到|aj|≥|ai|，跳出第一個(gè)子循環(huán)，程序繼續(xù)執(zhí)行，測(cè)試系統(tǒng)控制第一可移動(dòng)壓塊向左移動(dòng)ΔX，然后測(cè)得到第三可移動(dòng)壓塊10的振幅為a’j，比較|ai|和|a’j|的大小，若|a’j|＜|ai|，進(jìn)入第二個(gè)子循環(huán)并賦值ai＝a’j，使壓塊向左朝節(jié)點(diǎn)位置慢慢移動(dòng)，直到|a’j|≥|ai|跳出第二個(gè)子循環(huán)，些時(shí)需要判定|a’j|＜a0是否成立，其中a0為第三可移動(dòng)壓塊10與第四可移動(dòng)壓塊12振幅設(shè)定值，人們希望a0越小越好，通常a0為0.1μm。若|a’j|＜a0成立，則標(biāo)志第三可移動(dòng)壓塊10已經(jīng)移動(dòng)到節(jié)點(diǎn)位置上。若|a’j|＜a0不成立，則需減小第三可移動(dòng)壓塊10移動(dòng)的步長(zhǎng)ΔX，繼續(xù)以更小步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到滿足|a’j|＜a0的條件為止，即第三可移動(dòng)壓塊10移動(dòng)到了節(jié)點(diǎn)位置。
同理，測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)右位移傳感器19測(cè)得第四可移動(dòng)壓塊12的振幅bi，并控制第四可移動(dòng)壓塊12向右移動(dòng)ΔY，ΔY為第四可移動(dòng)壓塊12的移動(dòng)步長(zhǎng)。然后測(cè)得第四可移動(dòng)壓塊12的振幅為bj，比較|bi|和|bj|的大小，若|bj|＜|bi|，賦值bi＝bj進(jìn)入第一個(gè)子循環(huán)，使第四可移動(dòng)壓塊12向右朝節(jié)點(diǎn)位置慢慢移動(dòng)，直到|bj|≥|bi|，跳出第一個(gè)子循環(huán)，程序繼續(xù)執(zhí)行，測(cè)試系統(tǒng)控制第四可移動(dòng)壓塊12向右移動(dòng)ΔY，然后測(cè)得到第四可移動(dòng)壓塊12的振幅為b’j，比較|bi|和|b’j|的大小，若|b’j|＜|bi|，進(jìn)入第二個(gè)子循環(huán)并賦值bi＝b’j，使壓塊向右朝節(jié)點(diǎn)位置慢慢移動(dòng)，直到|b’j|≥|bi|跳出第二個(gè)子循環(huán)，些時(shí)需要判定|b’j|＜a0是否成立。若|b’j|＜a0成立，則標(biāo)志第四可移動(dòng)壓塊12已經(jīng)移動(dòng)到節(jié)點(diǎn)位置上。若|b’j|＜a0不成立，則需減小第四可移動(dòng)壓塊12移動(dòng)的步長(zhǎng)ΔY，繼續(xù)以更小步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到滿足|b’j|＜a0的條件為止，即第四可移動(dòng)壓塊12移動(dòng)到了節(jié)點(diǎn)位置。
權(quán)利要求
1.一種彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于它具有刀架體(3)，在刀架體(3)上設(shè)有第一可移動(dòng)壓塊(2)、第二可移動(dòng)壓塊(4)、第三可移動(dòng)壓快(10)、第四可移動(dòng)壓塊(12)，第一可移動(dòng)壓塊和第三可移動(dòng)壓塊通過(guò)連接板(28)相連接，第二可移動(dòng)壓塊和第四可移動(dòng)壓塊通過(guò)連接板相連接，第一可移動(dòng)壓塊和第三可移動(dòng)壓塊通過(guò)方形槽分別裝在第二可移動(dòng)壓塊和第四可移動(dòng)壓塊中，在第三可移動(dòng)壓塊右側(cè)面和下方裝有第四齒輪(35)、第五齒輪(36)、第六齒輪(37)和左伺服電機(jī)(23)；在第四可移動(dòng)壓塊右側(cè)面和下方裝有第一齒輪(30)、第二齒輪(31)、第三齒輪(32)和右伺服電機(jī)(24)；在第三可移動(dòng)壓塊、第四可移動(dòng)壓塊右側(cè)分別裝有左位移傳感器(17)和右位移傳感器(19)；左位移傳感器與第三絲杠、第六齒輪相連接，與第一可移動(dòng)壓塊同步同向移動(dòng)；右位移傳感器與第四絲杠、第二齒輪相連接，與第二可移動(dòng)壓塊同步同向移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于，所述左位移傳感器(17)和右位移傳感器(19)分別與測(cè)振儀、雙通道A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于，所述左伺服電機(jī)(23)和右伺服電機(jī)(24)分別與計(jì)算機(jī)、雙通道A/D轉(zhuǎn)換器、測(cè)振儀相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彎曲振動(dòng)車削刀桿節(jié)點(diǎn)壓塊自動(dòng)調(diào)整裝置。它具有刀架體，在刀架體上設(shè)有四個(gè)可移動(dòng)壓塊，第一可移動(dòng)壓塊和第三可移動(dòng)壓塊通過(guò)方形槽分別裝在第二可移動(dòng)壓塊和第四可移動(dòng)壓塊中，在第三可移動(dòng)壓塊右側(cè)面和下方裝有第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪和左伺服電機(jī)；在第四可移動(dòng)壓塊右側(cè)面和下方裝有第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪和右伺服電機(jī)；在第三可移動(dòng)壓塊、第四可移動(dòng)壓塊右側(cè)分別裝有左位移傳感器和右位移傳感器；左位移傳感器與第三絲杠、第六齒輪相連接；右位移傳感器與第四絲杠、第二齒輪相連接。本發(fā)明調(diào)整迅速；調(diào)整準(zhǔn)確；根除了工人的麻煩，有效地解決了彎曲振動(dòng)超聲車削實(shí)用化的問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)測(cè)量自動(dòng)化。
文檔編號(hào)B23B25/06GK1788892SQ20051006215
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者張?jiān)齐? 呂丹華, 喻家英 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)