一种四自由度超声振动切削夹具的制作方法

[0001]
本实用新型涉及先进制造、精密加工领域，具体涉及一种四自由度超声振动切削夹具。


背景技术：

[0002]
cn102921963a发明了加磁超声振动辅助车削方法及专用夹具，其夹具设计：包括底座、下滑片、上滑片、盖板、调位螺钉及锁紧螺栓；下滑片安装在底座的凹槽内，上滑片安装在盖板的凹槽导轨上，盖板固定在底座凹槽的上端，盖板上面设有用来夹紧刀具的锁紧螺栓，侧面设有调位螺钉，底座凹槽的旁边设有线圈孔。
[0003]
然而，上述夹具无法实现4自由度，其应用在超声振动领域，并功能偏小，无法对曲面形状的零件进行切削。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的是提供一种四自由度超声振动切削夹具。
[0005]
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]
一种四自由度超声振动切削夹具，包括：固定刀柄板、固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板、筒夹、中间连接型板、转动装置；
[0007]
其中，所述固定刀柄板、固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板相互连接成一体，第一固定侧板、第二固定侧板对称设置在固定中板的两侧，第一固定侧板、第二固定侧板对称设置于固定中板的两侧，且第一固定侧板、第二固定侧板、固定中板共同构成一卡型构件；固定刀柄板设置在固定中板的外侧；
[0008]
其中，中间连接型板包括：基板部，在基板部的第一面设置有插块部；插块部的形状与卡型构件的形状适配；在插块部、基板部设置有阶梯型凹槽；在基板部的第二面上设置有圆形凹槽；阶梯型凹槽与圆形凹槽之间通孔；阶梯型凹槽包括：第一凹槽、第二凹槽；所述第一凹槽的深度大于第二凹槽的深度；第一凹槽为“b”状；
[0009]
其中，筒夹包括：筒夹第一部、筒夹第二部；筒夹第一部与筒夹第二部连接成一体，且其内表面围绕成一曲面；筒夹第一部的端部与筒夹第二部的端部通过螺丝连接成一体，且通过螺栓的松紧来实现筒夹第一部与筒夹第二部对内部振动单元的夹紧力的调整；筒夹第一部的背面为一矩形面，且在所述的背面上设置有圆形凹槽；
[0010]
其中，转动装置包括：盖板、转动齿轮、止锁块、转轴、压块；所述盖板上设置有螺纹孔，在筒夹的背面上设置的圆形凹槽也设置有螺纹孔，所述盖板与筒夹通过螺丝固定装配到一体；所述盖板与转动齿轮通过转轴连接，且转轴的中心轴线通过盖板的圆心与转动齿轮的圆心；
[0011]
所述转轴穿过阶梯型凹槽与圆形凹槽之间的通孔；
[0012]
所述转动齿轮以及止锁块安放于第一凹槽；所述压块安放于第二凹槽中；
[0013]
所述压块上设置有螺纹孔，对应的在中间连接型板7的第二凹槽也设置有螺纹孔，
通过螺丝将压块与中间连接型板固定在一起；
[0014]
所述止锁块的底部端部设置有齿纹，其与转动齿轮的齿纹相适配；所述止锁块的顶部端部连接有竖向驱动杆；所述竖向驱动杆延伸至中间连接型板的顶部。
[0015]
进一步，所述插块部的截面形状为梯形。
[0016]
进一步，在中间连接型板包的基板部的第二面设置的圆形凹槽的外侧设置有弧形槽，弧形槽与中间连接型板包的基板部的第二面设置的圆形凹槽的圆心同心；
[0017]
在筒夹的背面上设置的圆形凹槽的外侧设置有销轴；
[0018]
所述销轴插入到基板部的弧形槽内。
[0019]
进一步，所述销轴的数量与弧形槽的数量相同。
[0020]
进一步，所述基板部的第二面设置的弧形槽的数量为2个，对称设置在圆形凹槽的两侧。
[0021]
进一步，固定中板为一矩形板，在其2个侧面设置有螺纹孔，第一固定侧板、第二固定侧板的形状相同，其均包括：平面板部、斜面板部；平面板部、斜面板部连接在一体；
[0022]
第一固定侧板、第二固定侧板的平面板部贴合在固定中板的两侧面，且在第一固定侧板、第二固定侧板的平面板部、固定中板的侧面设置有螺纹孔，通过螺丝将第一固定侧板与固定中板，第二固定侧板与固定中板连接在一起；第一固定侧板、第二固定侧板的斜面板部均设置在固定中板的同一侧。
[0023]
进一步，还包括顶板，顶板设置有若干螺纹孔，在固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板、中间连接型板的顶部均设置有螺纹孔，通过螺丝将顶板与固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板、中间连接型板连接起来。
[0024]
进一步，所述盖板的厚度等于筒夹背面上设置的圆形凹槽的厚度加中间连接型板的基板部的第二面上设置的圆形凹槽的厚度。
[0025]
进一步，压块不与转动齿轮接触。
[0026]
进一步，转轴与盖板一体成型，在转轴的端部设置有条形槽；转动齿轮的中心设置有空洞，其用于穿设转轴；在空洞的表面也设置有条形槽；
[0027]
在转轴的端部的条形槽、与转动齿轮的中心的空洞的条形槽之间设置有连接键杆。
[0028]
一种四自由度超声振动切削夹具的装配方法，其步骤如下：
[0029]
第一，将盖板放入筒夹背面的圆形凹槽内，且通过螺丝将两者固定在一起；
[0030]
第二，将盖板-筒夹一体化构件的盖板插入到中间连接型板的圆形凹槽中，对应的，销轴插入到中间连接型板的弧形槽内，转轴穿过中间连接型板的插孔；
[0031]
第三，将转动齿轮、止锁块放入到第一凹槽中，其中转动齿轮的中心的空洞的条形槽与转轴表面的条形槽对应，然后插入连接键杆；
[0032]
第四，然后将压块放入第二凹槽内，将压块与中间连接型板通过螺丝连接固定在一起；
[0033]
第五，将固定刀柄板、固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板，通过螺丝相互连接在一起；
[0034]
第六，将中间连接型板的插块部插入到固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板形成的构件中，待中间连接型板到达预设位置；
[0035]
第七，顶板与固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板、中间连接型板采用螺丝固定在一起；
[0036]
第八，将超声振动单元放入筒夹内，然后旋入螺丝将筒夹第一部的端部与筒夹第二部的端部连接成一体、且将超声振动单元夹紧。
[0037]
一种四自由度超声振动切削夹具的使用方法，其用于需要调整筒夹的转动角，其包括以下步骤：
[0038]
第一，拉动竖向驱动杆上移，将止锁块上移，止锁块底部的齿纹与转动齿轮的齿纹不接触，此时筒夹可以自由转动；
[0039]
第二，转动筒夹到预设的角度；
[0040]
第三，按压竖向驱动杆下移，将止锁块下移，止锁块底部的齿纹与转动齿轮的齿纹相啮合时，此时筒夹固定，不能转动。
[0041]
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0042]
第一，本申请的核心构思，在于提供一种四自由度的切削夹具，常规的夹具只有x/y/z 三个自由度，其在处理曲面型零件非常不方便，因此，本申请增加了一个转动的自由度。
[0043]
第二，本申请的必要技术特征包括：中间连接型板的设计，筒夹的设计，转动装置的设计；具体如下：
[0044]
转动装置的盖板通过螺丝等紧固件与筒夹连接在一起，盖板与转动齿轮分别设置在中间连接型板两侧的凹槽内，且两者通过转轴连接成一体；如此的设计，保证了筒夹无法与中间连接型板分离；
[0045]
转动是通过：盖板在中间连接型板的圆形凹槽转动得以实现；其制动则是通过：止锁块 (其能够在第一凹槽的竖向槽内滑动)；当止锁块下移时，止锁块底部的齿纹与转动齿轮的齿纹相啮合时，此时筒夹固定，不能转动；当止锁块上移，止锁块底部的齿纹与转动齿轮的齿纹不接触时，此时筒夹可以自由转动。
[0046]
压块的作用在于，限制止锁块的位移，防止其从第一凹槽移位。
[0047]
第三，本申请在设计时，其为纯装配式，各个部件的连接在设计时均考虑到其如何安装的问题，因此，其装配式设计也是本申请的一大发明点。
附图说明
[0048]
下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。
[0049]
图1是四自由度超声振动切削夹具的三维示意图。
[0050]
图2是四自由度超声振动切削夹具的左视图。
[0051]
图3是四自由度超声振动切削夹具在另一视角下的三维示意图。
[0052]
图4为固定刀柄板、固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板的组合体的三维设计示意图。
[0053]
图5为固定刀柄板、固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板的组合体在另一视角下的三维设计示意图的三维设计示意图。
[0054]
图6为固定刀柄板、固定中板、第一固定侧板、第二固定侧板的组合体的俯视图。
[0055]
图7为筒夹的三维示意图。
[0056]
图8为筒夹在另一视角下的三维示意图。
[0057]
图9为转动装置(未示意压块)、筒夹的三维示意图。
[0058]
图10为转动装置(未示意压块)、筒夹的左视图。
[0059]
图11为转动装置(未示意压块)、筒夹的正视图。
[0060]
图12为转动装置(包含压块)、筒夹的正视图。
[0061]
图13为中间连接型板的三维设计示意图。
[0062]
图14为中间连接型板在另一视角下的三维设计示意图。
[0063]
图15为中间连接型板在再一视角下的三维设计示意图。
[0064]
图16为盖板、转轴的三维设计示意图。
[0065]
图17为转轴、转动齿轮、连接键杆的三维设计示意图。
[0066]
图18为转动齿轮的正视图。
[0067]
图19为夹角的四自由度解释图。
[0068]
图1-19中的附图标记说明如下：
[0069]
固定刀柄板1，固定中板2，第一固定侧板3，第二固定侧板4，顶板5，筒夹6，中间连接型板7，转动装置9，竖向驱动杆10；
[0070]
筒夹第一部6-1、筒夹第二部6-2，筒夹的圆形凹槽6-3，销轴6-4；
[0071]
基板部7-1，插块部7-2，阶梯型凹槽7-3，中间连接型板的圆形凹槽7-4，弧形槽7-5，通孔7-7；
[0072]
第一凹槽7-3-1，第二凹槽7-3-2；
[0073]
盖板9-1，转动齿轮9-2，止锁块9-3，转轴9-4，压块9-5，条形槽9-6，连接键杆9-7；
具体实施方式
[0074]
实施例一，一种四自由度超声振动切削夹具，包括：固定刀柄板1、固定中板2、第一固定侧板3、第二固定侧板4、顶板5、筒夹6、中间连接型板7、转动装置9；
[0075]
固定中板2为一矩形板，在其2个侧面设置有螺纹孔，第一固定侧板3、第二固定侧板4 的形状相同，其均包括：平面板部3-1、斜面板部3-2；平面板部3-1、斜面板部3-2连接在一体。
[0076]
第一固定侧板3、第二固定侧板4对称设置于固定中板2的两侧，且第一固定侧板3、第二固定侧板4、固定中板2共同构成一卡型构件。
[0077]
第一固定侧板3、第二固定侧板4的平面板部3-1贴合在固定中板2的两侧面，且在第一固定侧板3、第二固定侧板4的平面板部3-1、固定中板2的侧面设置有螺纹孔，通过螺丝将第一固定侧板3与固定中板2，第二固定侧板4与固定中板2连接在一起；第一固定侧板3、第二固定侧板4的斜面板部3-2均设置在固定中板2的同一侧。
[0078]
中间连接型板7包括：基板部7-1，在基板部7-1的第一面设置有插块部7-2；所述插块部7-2的截面形状为梯形；且插块部7-2的形状与卡型构件的形状适配；在插块部7-2、基板部7-1设置有阶梯型凹槽7-3。
[0079]
在基板部7-1的第二面上设置有圆形凹槽7-4、在圆形凹槽7-4的外侧设置有弧形槽7-5；优选的，弧形槽7-5对称设置在圆形凹槽7-4的两侧，弧形槽7-5与圆形凹槽7-4的圆
心同心。
[0080]
阶梯型凹槽7-3与圆形凹槽7-4之间通孔7-7；
[0081]
阶梯型凹槽7-3包括：第一凹槽7-3-1、第二凹槽7-3-2；所述第一凹槽7-3-1的深度大于第二凹槽7-3-2的深度；
[0082]
第一凹槽7-3-1为“b”状，其用于安放转动齿轮9-2以及止锁块9-3；
[0083]
第二凹槽7-3-2为矩形状，用于安放压块9-5。
[0084]
顶板5设置有若干螺纹孔，在固定中板2、第一固定侧板3、第二固定侧板4、中间连接型板7的顶部均设置有螺纹孔，通过螺丝将顶板5与固定中板2、第一固定侧板3、第二固定侧板4、中间连接型板7连接起来。
[0085]
如图7-8所示，筒夹6(弹性件)包括：筒夹第一部6-1、筒夹第二部6-2；筒夹第一部 6-1与筒夹第二部6-2连接成一体，且其内表面围绕成一曲面(优选的，为弧面)；
[0086]
筒夹第一部6-1的端部与筒夹第二部6-2的端部通过螺丝连接成一体，且通过螺栓的松紧，来实现筒夹第一部6-1与筒夹第二部6-2对内部振动单元的夹紧力的调整；筒夹第一部 6-1的背面为一矩形面，且在所述的背面上设置有圆形凹槽6-3。
[0087]
在圆形凹槽6-3的外侧设置有销轴6-4(优选的，设置2个销轴6-4)，所述销轴6-4插入到基板部7-1的弧形槽7-5内。
[0088]
转动装置9包括：盖板9-1、转动齿轮9-2、止锁块9-3、转轴9-4、压块9-5；
[0089]
所述盖板9-1的厚度等于筒夹背面上设置的圆形凹槽的厚度+中间连接型板7的基板部 7-1的第二面上设置的圆形凹槽7-4的厚度；
[0090]
所述盖板9-1上设置有螺纹孔，在筒夹6的背面上设置有圆形凹槽6-3也设置有螺纹孔，所述盖板9-1与筒夹6通过螺丝固定装配到一体。
[0091]
所述盖板9-1与转动齿轮9-2通过转轴9-4连接，且转轴9-4的中心轴线通过盖板9-1 的圆心与转动齿轮9-2的圆心；
[0092]
所述转轴9-4穿过阶梯型凹槽7-3与圆形凹槽7-4之间的通孔7-7(转轴9-4的距离稍大于通孔7-7的深度)；
[0093]
所述转动齿轮9-2以及止锁块9-3安放于第一凹槽7-3-1；所述压块9-5安放于第二凹槽7-3-2中；
[0094]
所述压块上设置有螺纹孔，对应的在中间连接型板7的第二凹槽也设置有螺纹孔，通过螺丝将压块与中间连接型板7固定在一起；
[0095]
压块的设计，限制止锁块从第一凹槽中脱离。
[0096]
所述止锁块9-3的底部端部设置有齿纹，其与转动齿轮9-2的齿纹相适配；所述止锁块 9-3的顶部端部连接有竖向驱动杆10；所述竖向驱动杆10延伸至中间连接型板7的顶部。
[0097]
如图16-18所示，转轴9-4与盖板9-1一体成型，在转轴9-4的端部设置有条形槽9-6。
[0098]
转动齿轮9-2的中心设置有空洞，其用于穿设转轴9-4；在空洞的表面也设置有条形槽。
[0099]
在转轴9-4的端部的条形槽9-6、与转动齿轮9-2的中心的空洞的条形槽(转轴9-4的端部的条形槽9-6、与转动齿轮9-2的中心的空洞的条形槽构成一长方体空间，特别的，其
也可以构成圆柱体空间)之间设置有连接键杆9-7(连接键杆9-7采用长方体，特别的，其形状与转轴9-4的端部的条形槽9-6、与转动齿轮9-2的中心的空洞的条形槽构成的空间适配)。
[0100]
转动齿轮9-2、在转轴9-4、连接键杆9-7、条形槽9-6的设计的目的是，完成转轴与转动齿轮的装配，使得转动齿轮与转轴、盖板的转动同步。
[0101]
如图19所示，夹具的4自由度为：
[0102]
第一自由度：夹具的自转(需要转动时，松开筒夹即可)；
[0103]
第二自由度：夹具前后移动；
[0104]
第三自由度：调节支架的高度，带动夹具高度变化；
[0105]
第四自由度：支架的旋转，带动夹具转动。
[0106]
以上所举实施例为本实用新型的较佳实施方式，仅用来方便说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。

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