[发明专利]一种超声振动辅助加工轴向-弯曲-扭转耦合振动变幅杆

说明书

本发明公开了一种超声振动辅助加工轴向‑弯曲‑扭转耦合振动变幅杆，包括按顺序依次设置的配合定位段、第一致动器安装段、第二连接件安装段、第二致动器安装段、第三连接件安装段以及刀具齿轮安装段，所述配合定位段和刀具齿轮安装段位于振动变幅杆两端，所述配合定位段用于与机床刀具工作台配合定位，所述刀具齿轮安装段用于安装有刀具齿轮。本设计可实现了轴向、弯曲和扭转的耦合振动，提高了材料的切除效率、刀具的寿命和工件的表面质量，能同步实现齿轮的粗、精加工，且超声振动会产生超声空化作用，使得切削液能够更加深入的渗透到其接触处，进一步降低工件与刀具接触区域的温度，提高工件表面质量及刀具使用寿命。

技术领域

本发明涉及齿轮加工领域，特别是涉及一种超声振动辅助加工轴向-弯曲-扭转耦合振动变幅杆。

背景技术

目前，在圆柱齿轮中，由于圆柱齿轮依据齿形的不一样，分为直齿圆柱齿轮、斜齿轮、螺栓齿轮及双曲线齿轮，其齿形分别为直线，斜线，螺旋曲线，双曲线，刀具与工件的相对运动为一维和二维。插齿加工作为加工齿轮的一种有效方法，如图3所示，插齿加工时，刀具齿轮A上下进给对工件齿轮B进行加工，插齿加工后的齿轮通常需要磨、研或珩等精加工工艺，以提高其表面质量，满足复杂工况下的使用要求。为此，现有技术常使用超声振动辅助齿轮加工，使加工过程中的切削力更小，刀具磨损更低，工件表面质量更好，更高的切除效率等优势，现有的插齿加工研究主要集中在一维超声纵向振动辅助插齿加工中，但由于插齿刀的高度均难以实现在一个超声周期内刀具与工件的完全非接触周期的循坏。在轴向及水平方向的二维超声振动辅助振动加工时，本来运动应该如图4所示，但是由于超声振动幅值、超声振动引起的弯曲变形以及插齿加工中切削力引起的弯曲变形等因素，会造成会如图5所示的几何干涉。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种能提高齿轮加工效率且改善工件表面质量的超声振动辅助加工轴向-弯曲-扭转耦合振动变幅杆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声振动辅助加工轴向-弯曲-扭转耦合振动变幅杆，包括按顺序依次设置的配合定位段、第一致动器安装段、第二连接件安装段、第二致动器安装段、第三连接件安装段以及刀具齿轮安装段，所述配合定位段和刀具齿轮安装段位于振动变幅杆两端，所述配合定位段用于与机床刀具工作台配合定位，所述第一致动器安装段设置有两个位置相对且用于安装压电致动器的第一安装槽，所述第二连接件安装段用于安装轴套类连接件且截面为多边形，所述第二致动器安装段设置有两个用于安装压电致动器的第二安装槽，两个所述第一安装槽与两个第二安装槽的位置呈十字交叉设置，所述第三连接件安装段设置有第一凹槽，所述第一凹槽用于安装轴套类连接件且环切而成，所述第三连接件安装段设置有绕轴线均匀分布且斜向设置的凹槽孔，所述刀具齿轮安装段用于安装有刀具齿轮。

进一步，所述第二连接件安装段截面为正八边形。

进一步，所述第一凹槽设置有两个且沿轴线间隔设置。

进一步，所述第一致动器安装段到第二致动器安装段直径依次减小。

进一步，所述振动变幅杆的振型节点与两个第一凹槽和第二连接件安装段位置重合。

进一步，所述凹槽孔设置有两组，每组凹槽孔设置有四个且绕轴线均匀分布。

进一步，所述配合定位段呈圆锥状。

进一步，所述第二致动器安装段到第三连接件安装段之间依次设置有延伸段和中间轴段，所述中间轴段在整个振动变幅杆中直径最大。

进一步，所述第三连接件安装段和刀具齿轮安装段之间设置有连接段，所述连接段外圈延伸曲线为高斯曲线且从第三连接件安装段到刀具齿轮安装段直径逐渐变小。