專利名稱：數(shù)控恒力進給超聲波推擠機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及推擠機，尤其涉及數(shù)控恒力進給超聲波推擠機。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，圓孔和異形孔的精密加工要求越來越高。例如Φ160+0.05、長徑比1∶16的深孔加工(材質(zhì)為H62)，要求表面粗糙度Ra0.8μm；截面尺寸為72×34mm方孔的表面粗糙度Ra＜0.32μm；某種零件長200～1000mm，內(nèi)徑Φ70～Φ244mm，壁厚2～4mm，內(nèi)徑尺寸精度分別為±0.05mm和±0.1mm兩種，表面粗糙度Ra值要求0.2μm。采用傳統(tǒng)的加工方法存在下述問題(1)加工效率極低。目前，主要是采用銼刀修正、手工拋光的方法對零件內(nèi)孔進行精加工，或者采用拉制黃銅管加工，內(nèi)孔鏜削時，留下大約0.1mm左右的余量，靠人工用砂布拋光，單件拋光工時達20～30小時，表面粗糙度Ra只能達到2.5μm，無法滿足產(chǎn)品設計要求。目前工廠和研究所只得降低零件加工精度和表面粗糙度要求，從而影響產(chǎn)品性能。
(2)工人勞動強度大。
(3)加工質(zhì)量達不到要求。
(4)生產(chǎn)成本高。
(5)切削力大。
(6)切削溫度高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)控恒力進給超聲波推擠機。
它具有相連接的超聲波推擠裝置、動態(tài)應變儀、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機，超聲波推擠裝置具有相連接的伺服電機、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、絲杠滑動端、第一套筒、聯(lián)接套、壓力傳感器、第一套銷、第二套筒、第二套銷、換能器罩、壓電換能器、變幅桿、推刀，壓電換能器與超聲波發(fā)生器相接，聯(lián)接套與導向套、導向軸相接。
本發(fā)明效率高、推力恒定、壓電換能器阻抗變化小、推刀壽命長、加工質(zhì)量高、切削力小、切削溫度低。


圖1是數(shù)控恒力進給超聲波推擠機結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明超聲波推擠裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中伺服電機1、聯(lián)軸器2、滾珠絲杠3、絲杠滑動端4、第一套筒5、聯(lián)接套6、壓力傳感器7、第一套銷8、第二套筒9、第二套銷10、換能器罩11、壓電換能器12、變幅桿13、推刀14、超聲波發(fā)生器15、第三套銷16、軸17、導向套18、導向軸19；圖3是數(shù)控恒力進給超聲波推擠機軟件流程圖。
具體實施例方式
如圖1、2所示，數(shù)控恒力進給超聲波推擠機具有相連接的超聲波推擠裝置、動態(tài)應變儀、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機，超聲波推擠裝置具有相連接的伺服電機1、聯(lián)軸器2、滾珠絲杠3、絲杠滑動端4、第一套筒5、聯(lián)接套6、壓力傳感器7、第一套銷8、第二套筒9、第二套銷10、換能器罩11、壓電換能器12、變幅桿13、推刀14，壓電換能器12與超聲波發(fā)生器15相接，聯(lián)接套6與導向套16、導向軸17相接。超聲波推擠裝置、動態(tài)應變儀、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機固定在機床床身上，被加工零件和夾具固定在機床的工作臺上。
如圖3所示，計算機通過壓力傳感器采樣得到采樣值推擠力Fi，并與設定的標準值F0比較。當F0＞Fi時，執(zhí)行推擠力遞增子程序，在推擠力遞增子程序中，計算出推刀速度的增量，從而算得伺服電機轉(zhuǎn)速的增量，根據(jù)算得結(jié)果，由計算機給出信號控制伺服電機增加轉(zhuǎn)速，推刀的進給速度V增加，推擠力增加，再次采樣得到Fi′，若滿足|F0-Fi′|＜δ，則跳出循環(huán)子程序，程序繼續(xù)向下運行，保持伺服電機轉(zhuǎn)速不變，使超聲波推擠刀具以恒力進給。若不滿足|F0-Fi′|＜δ，則繼續(xù)執(zhí)行推力遞增程序。反之執(zhí)行推刀遞減子程序，推刀速度V降低，推擠力減小。通過推擠力遞增和遞減程序，控制Fi保持在|F0-Fi|＜δ的范圍內(nèi)，即推刀的恒力進給。
本發(fā)明的工作過程超聲波發(fā)生器將220V、50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號，壓電換能器根據(jù)逆壓電效應將超聲頻電信號轉(zhuǎn)換成超聲頻縱向機械振動。壓電換能器由螺母、后端蓋、壓電陶瓷、電極、前端蓋構(gòu)成，見200510049825.3發(fā)明專利申請。
壓電換能器諧振時的振幅只有4～8μm，不能滿足超聲波推擠要求。因此，必須使用變幅桿將換能器的縱向振動傳遞給推刀。變幅桿和推刀之間的曲線是它們的位移(振幅)分布曲線。由于推刀節(jié)點處沒有超聲波作用，所以推刀節(jié)點處不設刀齒。超聲推擠裝置上端設有壓力傳感器，壓力傳感器輸出的信號經(jīng)動態(tài)應變儀、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳輸給計算機，計算機控制伺服電機，伺服電機帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動超聲推擠裝置進行往復直線運動。為了防止超聲波推擠裝置發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，聯(lián)接套右側(cè)與導向套連接，通向?qū)蜉S防止發(fā)生轉(zhuǎn)動。
換能器罩用于安裝壓電換能器、變幅桿和推刀，并承受推擠力。
第二套筒、第二套銷、第三套銷、軸和換能器罩一起構(gòu)成浮動機構(gòu)，以保證超聲推擠過程中能夠自由浮動，從而實現(xiàn)以被加工工件內(nèi)孔表面為自為基準、加工余量均勻的超聲推擠加工。
數(shù)控恒力進給超聲推擠機不但可以用于圓孔的精密加工，而且可以用于方孔、三角形孔、橢圓孔等異形孔的精密加工。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控恒力進給超聲波推擠機，其特征在于它具有相連接的超聲波推擠裝置、動態(tài)應變儀、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機，超聲波推擠裝置具有相連接的伺服電機(1)、聯(lián)軸器(2)、滾珠絲杠(3)、絲杠滑動端(4)、第一套筒(5)、聯(lián)接套(6)、壓力傳感器(7)、第一套銷(8)、第二套筒(9)、第二套銷(10)、換能器罩(11)、壓電換能器(12)、變幅桿(13)、推刀(14)，壓電換能器(12)與超聲波發(fā)生器(15)相接，聯(lián)接套(6)與導向套(16)、導向軸(17)相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控恒力進給超聲波推擠機。它具有相連接的超聲波推擠裝置、動態(tài)應變儀、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機，超聲波推擠裝置具有相連接的伺服電機、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、絲杠滑動端、第一套筒、聯(lián)接套、壓力傳感器、第一套銷、第二套筒、第二套銷、換能器罩、壓電換能器、變幅桿、推刀，壓電換能器與超聲波發(fā)生器相接，聯(lián)接套與導向套、導向軸相接。本發(fā)明效率高、推力恒定、壓電換能器阻抗變化小、推刀壽命長、加工質(zhì)量高、切削力小、切削溫度低。
文檔編號B06B3/00GK1768993SQ20051006105
公開日2006年5月10日 申請日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者張云電, 呂丹華 申請人:杭州電子科技大學