基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)，包括固定于機體的摩擦盤，機體中設置有主軸，主軸中垂直設置有偏心軸，偏心軸一端與摩擦輪固定連接，另一端套有平衡過輪，摩擦輪和平衡過輪均與推力軸承滾動接觸，摩擦輪和平衡過輪同時還均與摩擦盤滾動接觸，推力軸承通過預緊彈簧與機體相連。本發(fā)明基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)，該機構(gòu)采用摩擦傳動實現(xiàn)輸入一個旋轉(zhuǎn)運動，輸出旋轉(zhuǎn)與軸向振動的復合運動，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)與低頻軸向振動的復合，傳動簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，通過對稱設置摩擦輪和平衡過輪，使主軸與整個機構(gòu)受力具有良好的平衡性，無需對機床進行大幅度改造，易于推廣應用。
【專利說明】基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機械傳動裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振 動復合運動機構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 普通鉆孔為安裝在主軸上的鉆頭只進行旋轉(zhuǎn)和進給運動，加工過程中切屑連續(xù)不 斷，容易堵屑，切削液滲透困難，鉆頭工況差，攻加工孔精度較低，鉆頭磨損快。為了克服傳 統(tǒng)鉆削工藝存在的問題，切削工作者提出了振動鉆孔的新方法。所謂振動鉆孔是在傳統(tǒng)孔 方法的基礎(chǔ)上，人為地給鉆頭施加有規(guī)律的軸向振動，形成脈沖式間斷切削，從而解決切屑 處理問題，改善鉆頭工作條件，降低鉆削力，提高切削液潤滑效果，改善加工表面質(zhì)量。目 前，在機械傳動與振動鉆削【技術(shù)領(lǐng)域】，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和軸向振動復合運動的實現(xiàn)方法大致可分 為以下幾種。
[0003] (1)雙動力源機械式旋轉(zhuǎn)和軸向振動復合運動機構(gòu)：這種復合運動實現(xiàn)方法采用 兩個獨立的動力源驅(qū)動兩條傳動鏈，分別實現(xiàn)復合運動所需的旋轉(zhuǎn)運動和軸向振動。一般 先通過一個電機驅(qū)動主軸在滑體內(nèi)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，再通過一個電機驅(qū)動偏心機構(gòu)（或者連 桿機構(gòu)、搖桿機構(gòu)等）使滑體做軸向振動，從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動和軸向振動復合運動的輸出。 如在本發(fā)明以前的現(xiàn)有技術(shù)中，專利《一種振動鉆削裝置》（申請?zhí)?201320394017.0,公開 號：CN203380396U，
【公開日】：2014. 1.8)公開了一種采用一個電機驅(qū)動雙連桿機構(gòu)實現(xiàn)滑體 軸向振動，另一個電機驅(qū)動主軸在滑體內(nèi)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的振動鉆削主軸箱。
[0004] (2)液壓驅(qū)動式旋轉(zhuǎn)和軸向振動復合運動機構(gòu)：液壓式激振裝置多采用滑閥式， 其激振頻率通常小于60Hz，應用上有一定局限性，電氣液壓隨動振動裝置的激振頻率可達 250Hz，但其結(jié)構(gòu)比較復雜，成本較高。如在本發(fā)明以前的現(xiàn)有技術(shù)中，國內(nèi)學者邱少波等 (邱少波，王立江.液壓振動鉆削裝置研究.機械制造[J]，1990,（1) :19-21.)公布的液壓 振動鉆削裝置即采用這種液壓振動方案。該振動裝置通過螺紋連接在機床主軸套筒上，振 子與主軸連接，工作時通過高壓油驅(qū)動帶油槽的振子產(chǎn)生振動，從而實現(xiàn)振子隨主軸回轉(zhuǎn) 的同時做軸向振動。
[0005] (3)端面凸輪式旋轉(zhuǎn)和軸向振動復合運動機構(gòu)：這種機構(gòu)工作原理為利用旋轉(zhuǎn)的 端面凸輪構(gòu)成彈簧質(zhì)量振動系統(tǒng)，目前廣泛用于電動沖擊鉆，沖擊電鉆的典型沖擊機構(gòu)有 犬牙式和滾珠式兩種。滾珠式?jīng)_擊電鉆由動盤、定盤、鋼球等組成，動盤通過螺紋與旋轉(zhuǎn)主 軸相連，并帶有12個鋼球；定盤利用銷釘固定在機殼上，并帶有4個鋼球，在推力作用下，12 個鋼球沿4個鋼球滾動時使電鉆主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)沖擊運動。
[0006] (4)氣動式旋轉(zhuǎn)和軸向振動復合運動機構(gòu)：這種機構(gòu)大多用于沖擊鉆，其沖擊運 動是由電動機經(jīng)齒輪傳動，帶動曲柄、連桿機構(gòu)，使壓氣活塞在沖擊活塞缸中做往復運動， 壓縮氣體推動沖擊活塞缸錘頭以較高的沖擊頻率打擊工具的尾端，使工具向前沖打；沖擊 缸頭的返回是靠活塞在缸中形成的真空作用，使沖擊缸頭恢復到原來位置，從而補氣以進 行第二次沖擊。旋轉(zhuǎn)運動為一般的齒輪傳動，由電動機經(jīng)齒輪傳動而帶動六角形的工具尾 端使工具產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的。
[0007] 上述幾種旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動實現(xiàn)方法各自特點與不足之處分別為：雙動力 傳動機構(gòu)通過兩個動力源分別驅(qū)動主軸和滑體實現(xiàn)所需的旋轉(zhuǎn)和軸向振動復合運動，這種 方法的優(yōu)點是便于分別控制轉(zhuǎn)速和振動頻率，缺點是結(jié)構(gòu)復雜，力平衡性差、體積大，機構(gòu) 裝配和制造結(jié)構(gòu)工藝性差；端面凸輪式方法結(jié)構(gòu)簡單，但是運動平穩(wěn)性差，功率小，一般用 于小功率沖擊鉆；其他兩種方法本質(zhì)上原理基本相同，缺點是運動平穩(wěn)性、可控性差。另外， 由于振動鉆孔運動形式較為特殊，需要在普通機床基礎(chǔ)上進行較大幅度的改造，從而限制 了該技術(shù)的進一步推廣與應用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)，傳動 簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，運動平穩(wěn)，無需對機床進行大幅度改造。
[0009] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)，包 括固定于機體的摩擦盤，機體中設置有主軸，主軸中垂直設置有偏心軸，偏心軸一端與摩擦 輪固定連接，另一端套有平衡過輪，摩擦輪和平衡過輪均與推力軸承滾動接觸，摩擦輪和平 衡過輪同時還均與摩擦盤滾動接觸，推力軸承通過預緊彈簧與機體相連。
[0010] 本發(fā)明的特點還在于，
[0011] 偏心軸通過深溝球軸承垂直安裝在主軸中。
[0012] 偏心軸的一端與摩擦輪通過鍵連接，偏心軸端部還設置有卡圈，偏心軸的另一端 套有軸承，軸承外圈套有平衡過輪。
[0013] 摩擦輪與平衡過輪關(guān)于主軸對稱設置。
[0014] 具體傳動過程為：由主軸輸入轉(zhuǎn)速為η的旋轉(zhuǎn)運動，摩擦盤與摩擦輪構(gòu)成的摩擦 傳動機構(gòu)使偏心軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為h的旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)的偏心軸又使主軸產(chǎn)生頻率為f、振幅為 A的往復低頻軸向振動；
[0015] 偏心軸的轉(zhuǎn)速化為：
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)，其特征在于，包括固定于機體的摩 擦盤（2)，所述機體中設置有主軸（1)，所述主軸（1)中垂直設置有偏心軸（3)，所述偏心軸 (3) -端與摩擦輪（4)固定連接，另一端套有平衡過輪（5)，所述摩擦輪（4)和所述平衡過 輪（5)均與推力軸承（6)滾動接觸，所述摩擦輪（4)和所述平衡過輪（5)同時還均與摩擦 盤（2)滾動接觸，所述推力軸承（6)通過預緊彈簧（7)與所述機體相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)，其特征在于， 所述偏心軸（3)通過深溝球軸承垂直安裝在所述主軸（1)中。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)，其特征在于， 所述偏心軸（3)的一端與摩擦輪（4)通過鍵連接，偏心軸（3)端部還設置有卡圈，所述偏心 軸（3)的另一端套有軸承，軸承外圈套有平衡過輪（5)。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機構(gòu)，其特征在于， 所述摩擦輪（4)與所述平衡過輪（5)關(guān)于所述主軸（1)對稱設置。
5. 如權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的基于摩擦傳動的旋轉(zhuǎn)與軸向振動復合運動機 構(gòu)，其特征在于，具體傳動過程為：由主軸（1)輸入轉(zhuǎn)速為η的旋轉(zhuǎn)運動，摩擦盤（2)與摩擦 輪（4)構(gòu)成的摩擦傳動機構(gòu)使偏心軸（3)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為 ηι的旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)的偏心軸（3)又 使主軸（1)產(chǎn)生頻率為f、振幅為A的往復低頻軸向振動； 所述偏心軸（3)的轉(zhuǎn)速ηι為：
所述低頻軸向振動的頻率f為：
所述低頻軸向振動的振幅A為： A = e 式中，η為主軸輸入轉(zhuǎn)速，h為偏心軸的轉(zhuǎn)速，r為摩擦盤的工作半徑，d為摩擦輪直徑， e為偏心軸的偏心量。
【文檔編號】F16H19/02GK104061297SQ201410249744
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】鄭建明, 楊翔, 李旭波, 葛成龍, 肖繼明, 李言 申請人:西安理工大學