一種適用于硬脆材料的深腔加工系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及精密機(jī)械加工領(lǐng)域，尤其涉及一種利用超聲振動(dòng)加工技術(shù)與高效磨削技術(shù)的適用于硬脆材料的深腔加工系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于零部件深腔加工主要采用磨削、鉆削、鏜削、激光加工、電火花加工等方法。磨削加工技術(shù)對(duì)于深腔加工來(lái)說(shuō)，具有加工精度高、表面質(zhì)量好、加工裝置簡(jiǎn)單及加工適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，但在內(nèi)腔磨削過(guò)程中常常出現(xiàn)砂輪堵塞的問(wèn)題，同時(shí)還存在加工效率低、加工成本高的缺點(diǎn)。鉆削加工技術(shù)往往應(yīng)用于內(nèi)腔的粗加工，加工后內(nèi)孔表面精度低、粗糙度高，同時(shí)由于鉆頭剛度較低，極易造成鉆削引偏、內(nèi)腔的軸線歪斜的缺陷。鏜削雖然可以根據(jù)工件加工精度要求對(duì)工件進(jìn)行半粗加工和精加工，以保證工件表面的精度和同軸度，但由于鏜削余量較小且調(diào)刀對(duì)刀時(shí)間較長(zhǎng)，存在著加工效率較低的缺點(diǎn)。激光加工技術(shù)具有加工速度快、污染小、加工精度高的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種材料的加工，但存在著自動(dòng)化控制技術(shù)不完善、設(shè)備費(fèi)用過(guò)高的缺點(diǎn)。電火花加工技術(shù)通過(guò)電極間的脈沖放電來(lái)腐蝕材料，從而實(shí)現(xiàn)工件加工，具有工件變形小、加工成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是不能用于非金屬材料的內(nèi)腔加工，同時(shí)還存在加工效率低、加工精度低的缺點(diǎn)。
[0003]綜上所述，現(xiàn)有的零部件深腔加工技術(shù)存在種種缺陷，亟需一種能夠適用于硬脆材料的深腔加工系統(tǒng)，以滿足實(shí)際生產(chǎn)加工行業(yè)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適用于硬脆材料的深腔加工系統(tǒng)，能夠克服現(xiàn)有零部件深腔加工方法的缺點(diǎn)，高效精準(zhǔn)地完成異形、深腔硬脆材料構(gòu)件的加工工作。
[0005]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種適用于硬脆材料的深腔加工系統(tǒng)，包括安裝在機(jī)床主軸上的超聲振動(dòng)磨削裝置，超聲振動(dòng)磨削裝置下方設(shè)置有升降式夾緊裝置，升降式夾緊裝置兩側(cè)還分別設(shè)置有自動(dòng)化外冷卻裝置和自動(dòng)化砂輪修整裝置。
[0006]所述的超聲振動(dòng)磨削裝置包括超聲波發(fā)生器、外圈固定套、超聲振動(dòng)刀具系統(tǒng)以及由上電磁感應(yīng)盤(pán)和下電磁感應(yīng)盤(pán)組成的非接觸式電磁感應(yīng)盤(pán)，外圈固定套固定在機(jī)床主軸外表面，外圈固定套的下端面與上電磁感應(yīng)盤(pán)上表面固定，上電磁感應(yīng)盤(pán)包括固定磁芯和固定線圈，上電磁感應(yīng)盤(pán)通過(guò)電纜與超聲波發(fā)生器連接，超聲振動(dòng)刀具系統(tǒng)安裝于機(jī)床主軸下端，下電磁感應(yīng)盤(pán)安裝于超聲振動(dòng)刀具系統(tǒng)上端，且下電磁感應(yīng)盤(pán)與上電磁感應(yīng)盤(pán)間隔相對(duì)設(shè)置，下電磁感應(yīng)盤(pán)包括旋轉(zhuǎn)磁芯和旋轉(zhuǎn)線圈。
[0007]所述的超聲振動(dòng)刀具系統(tǒng)包括刀柄、換能器、復(fù)合變幅桿和砂輪；刀柄安裝于機(jī)床主軸下端，下電磁感應(yīng)盤(pán)安裝于刀柄的外圓階梯上，換能器設(shè)置于刀柄內(nèi)部且通過(guò)電纜與下電磁感應(yīng)盤(pán)連接，換能器與復(fù)合變幅桿的大端連接，復(fù)合變幅桿的小端與砂輪連接，機(jī)床主軸、刀柄、換能器、復(fù)合變幅桿和砂輪同軸設(shè)置。
[0008]所述的換能器、復(fù)合變幅桿和砂輪沿軸向設(shè)置有通孔，通孔內(nèi)設(shè)置有冷卻管，砂輪底面開(kāi)設(shè)有噴灑孔，通孔、冷卻管、噴灑孔與砂輪同軸設(shè)置。
[0009]所述的復(fù)合變幅桿采用多種母線復(fù)合而成的超長(zhǎng)型變幅桿，復(fù)合變幅桿的長(zhǎng)度大于500_且復(fù)合變幅桿表面沿周向開(kāi)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)凹槽，凹槽采用矩形槽和/或螺旋槽。
[0010]所述的升降式夾緊裝置包括底座和旋轉(zhuǎn)式卡盤(pán)，旋轉(zhuǎn)式卡盤(pán)由圓筒體、大錐齒輪、小錐齒輪和多個(gè)滑塊組成，大錐齒輪和小錐齒輪相互嚙合且固定于圓筒體內(nèi)部，多個(gè)滑塊設(shè)置于大錐齒輪的大端上表面，滑塊的下表面和大錐齒輪的大端上表面分別設(shè)置有螺紋螺距相匹配的平面矩形螺紋，多個(gè)滑塊沿圓筒體圓周方向均勻設(shè)置，圓筒體側(cè)面開(kāi)設(shè)有孔，孔內(nèi)設(shè)置有與小錐齒輪固定的內(nèi)孔為方形孔的旋轉(zhuǎn)套；圓筒體外表面設(shè)置有手柄，手柄下方的圓筒體外表面上設(shè)置有外螺紋，底座沿軸向設(shè)置有內(nèi)孔，內(nèi)孔內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)螺紋，圓筒體與底座螺紋連接。
[0011]所述的自動(dòng)化外冷卻裝置包括自動(dòng)升降冷卻箱、自動(dòng)水平進(jìn)給系統(tǒng)和工作臺(tái)，所述的自動(dòng)升降冷卻箱包括上筒體、下筒體、第一伺服電機(jī)、栗體和冷卻管道，下筒體下端固定在工作臺(tái)一端表面，下筒體的上端通過(guò)靜支撐板與上筒體的下端連接，第一伺服電機(jī)設(shè)置在靜支撐板下方的下筒體內(nèi)，滾珠絲杠穿過(guò)靜支撐板且滾珠絲杠的上端與上筒體頂端內(nèi)表面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，滾珠絲杠的下端與第一伺服電機(jī)連接，絲杠上設(shè)置有螺母，動(dòng)支撐板的一側(cè)套設(shè)在絲杠上且位于螺母上側(cè)，動(dòng)支撐板的另一側(cè)穿設(shè)有導(dǎo)向軸，導(dǎo)向軸的上端與上筒體頂端內(nèi)表面連接，導(dǎo)向軸的下端與靜支撐板連接，動(dòng)支撐板上設(shè)置有栗體，冷卻管道的輸入端連接栗體輸出端，冷卻管道的輸出端穿過(guò)上筒體頂端且位于上筒體外側(cè)；所述的工作臺(tái)另一端設(shè)置有梯形齒，自動(dòng)水平進(jìn)給系統(tǒng)安裝在工作臺(tái)設(shè)置有梯形齒的一端外部，自動(dòng)水平進(jìn)給系統(tǒng)包括第二伺服電機(jī)，第二伺服電機(jī)的輸出端設(shè)置有與梯形齒嚙合的齒輪。
[0012]所述的滾珠絲杠中絲杠下端設(shè)置有環(huán)形凸臺(tái)。
[0013]所述的自動(dòng)化砂輪修整裝置包括自動(dòng)提升機(jī)構(gòu)和砂輪修整裝置，所述的自動(dòng)提升機(jī)構(gòu)包括殼體、剪式抬升裝置、支撐頂板和三相異步電機(jī)，剪式抬升裝置的固定端固定在殼體的底板上，剪式抬升裝置的活動(dòng)端固定在支撐頂板下表面，三相異步電機(jī)通過(guò)剪式抬升裝置驅(qū)動(dòng)支撐頂板上下運(yùn)動(dòng)；所述的砂輪修整裝置包括第三伺服電機(jī)、修整輪傳動(dòng)軸和修整輪；修整輪傳動(dòng)軸的兩端分別連接第三伺服電機(jī)輸出軸和修整輪，且修整輪位于殼體上方。
[0014]所述的剪式抬升裝置包括螺紋傳動(dòng)軸和兩組剪式抬升器，每組剪式抬升器均包括組成菱形的四個(gè)支撐鏈板，位于剪式抬升器上部的左右兩個(gè)支撐鏈板通過(guò)活動(dòng)頂板鉸接，位于剪式抬升器下部的左右兩個(gè)支撐鏈板通過(guò)固定底板鉸接，位于剪式抬升器左部和右部的上下兩個(gè)支撐鏈板的鉸接軸上均設(shè)置有水平螺孔，螺紋傳動(dòng)軸穿設(shè)于每組剪式抬升器中的兩個(gè)水平螺孔內(nèi)且與每組剪式抬升器左部和右部上下兩個(gè)支撐鏈板的鉸接軸螺紋連接，剪式抬升裝置的螺紋傳動(dòng)軸與三相異步電機(jī)同軸連接，螺紋傳動(dòng)軸位于同一組剪式抬升器左部和右部鉸接軸處的兩段螺紋的螺紋方向相反。
[0015]本發(fā)明中超聲振動(dòng)磨削裝置能夠?qū)τ泊嗖牧瞎ぜM(jìn)行深腔加工，通過(guò)將超聲振動(dòng)技術(shù)與高效磨削技術(shù)相結(jié)合，大幅度提高了超聲振動(dòng)刀具系統(tǒng)的剛度與穩(wěn)定性，而且降低了磨削力與磨削熱，從而極大地降低了磨削顫振、減少了砂輪阻塞，既保證了工件內(nèi)腔的表面質(zhì)量，也有效提高了加工效率。升降式夾緊裝置可以根據(jù)零件的高度以及孔徑大小任意的調(diào)整夾具，保證本發(fā)明適用于不同尺寸零部件的裝夾。自動(dòng)化外冷卻裝置用于對(duì)加工過(guò)程中工件進(jìn)行進(jìn)行冷卻降溫，降低內(nèi)腔磨削過(guò)程中產(chǎn)生的大量磨削熱，延長(zhǎng)了本發(fā)明中各個(gè)零部件的使用壽命。自動(dòng)化砂輪修整裝置能夠?qū)π拚嗊M(jìn)行修整，杜絕修整輪在磨削過(guò)程中磨粒不斷鈍化而導(dǎo)致內(nèi)腔表面質(zhì)量下降的現(xiàn)象，以保證內(nèi)腔的精密加工。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中超聲振動(dòng)刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中升降式夾緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明中自動(dòng)化外冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明的自動(dòng)化砂輪修整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)的描述:
如圖1至圖5所示，本發(fā)明所述的適用于硬脆材料的深腔加工系統(tǒng)，包括安裝在機(jī)床主軸上的超聲振動(dòng)磨削裝置，超聲振動(dòng)磨削裝置與機(jī)床主軸孔錐度配合；超聲振動(dòng)磨削裝置下方設(shè)置有升降式夾緊裝置，升降式