阅读说明：本技术 一种偏心轮振动钻床 (Eccentric wheel vibration drilling machine ) 是由 代文青 *** 蒋煜 毛蔚 付强 陈国庆 吴淑晶 于 2020-04-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种偏心轮振动钻床,包括工作台以及位于其下方的偏心轮振动机构；所述偏心轮振动机构包括固定在传动轴上的偏心轮、用于带动传动轴围绕其自身轴线做旋转运动的驱动机构以及与工作台连接的振幅调节装置,振幅调节装置与滚子从动件的顶杆相连接,滚子从动件的滚子由偏心轮驱动。本发明的钻床的振幅为0.1～0.5mm,振幅相对较大,钻削铝、铜等塑性大的软金属时,会出现零相位差振动断屑现象,随着振幅的增大,切屑由不断屑到局部断屑,最后整体断屑,因此有利于断屑和排屑。本发明的偏心轮振动钻床,可以通过调节变速器来改变偏心轮的转速,实现对频率的调整,频率范围为0.05～100Hz,通过振幅调节装置实现对振幅的调整。(The invention relates to an eccentric wheel vibration drilling machine which comprises a workbench and an eccentric wheel vibration mechanism positioned below the workbench; the eccentric wheel vibration mechanism comprises an eccentric wheel fixed on a transmission shaft, a driving mechanism used for driving the transmission shaft to rotate around the axis of the transmission shaft, and an amplitude adjusting device connected with the workbench, wherein the amplitude adjusting device is connected with an ejector rod of a roller driven piece, and a roller of the roller driven piece is driven by the eccentric wheel. The amplitude of the drilling machine is 0.1-0.5 mm, the amplitude is relatively large, when soft metals such as aluminum and copper with high plasticity are drilled, the zero phase difference vibration chip breaking phenomenon can occur, along with the increase of the amplitude, chips are broken from continuous chips to local chips and finally are broken integrally, and therefore the chip breaking and chip removal are facilitated. The eccentric wheel vibration drilling machine can change the rotating speed of the eccentric wheel by adjusting the speed changer, so that the frequency can be adjusted, the frequency range is 0.05-100 Hz, and the amplitude can be adjusted by the amplitude adjusting device.)

一种偏心轮振动钻床

技术领域

本发明属于加工机床技术领域，涉及一种偏心轮振动钻床。

背景技术

钻削在机械加工中占有非常重要的地位。随着科学技术水平的不断提高，复合材料的研发也在加快，许多高强度、塑性大的材料也得到了应用，传统的钻床很难满足对新材料的加工要求。传统的钻床都存在钻削力大，钻削温度高，刀具寿命短，断屑排屑困难等缺点，对于深孔加工和如铝、铜等塑性大的软金属材料的加工，传统的钻削加工产生的切屑大多为带状切屑，切屑多而排屑通道长，若断屑不好，排屑不畅，切屑则会堵塞在钻头的螺旋槽内，很容易发生卡钻或断钻事故，损坏钻头，切屑不及时排出还会刮伤已加工表面，孔的加工质量也无法保证。由于钻头是在近似封闭的状态下工作，而且时间较长，热量大又不易散出，因此钻头极易磨损。

振动钻削是一项先进的技术，有助于解决以上问题。当前振动钻床大多数是将钻头施加某一规律的振动，从而实现振动钻削，但是钻头实现轴向振动就需要对主轴进行改造，使得主轴结构复杂，不容易对振动参数调整。此外，钻削一些塑性大的软金属时，像超声振动等低振幅的振动钻削技术(振幅只有10微米左右)对断屑的作用就不明显，需要一种振幅相对较大的振动钻削技术来解决这类问题。

因此，为解决上述问题，亟待研究一种新型结构的振动钻床。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的振动钻床存在的振幅较小无法用于一些塑性大的软金属的问题，提供一种偏心轮振动钻床。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种偏心轮振动钻床，包括工作台以及位于其下方的偏心轮振动机构；

所述偏心轮振动机构包括固定在传动轴上的偏心轮、用于带动传动轴围绕其自身轴线做旋转运动的驱动机构以及与工作台连接的传动组件Ⅱ；所述传动组件Ⅱ由滚子从动件和与工作台连接的振幅调节装置构成；偏心轮与传动组件Ⅱ的滚子从动件接触。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种偏心轮振动钻床，所述驱动机构包括电动机和传动组件Ⅰ，传动组件Ⅰ包括变速器(对于不同的材料需要采用不同的振幅和频率，本发明的偏心轮振动钻床可以通过变速器改变偏心轮的转速，进而实现对频率的调整)、输入轴和输出轴，电动机和输入轴通过联轴器连接，电动机的转速为30000r/min，变速器的减速比范围为2.5:1～5000:1。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，所述传动轴包括传动轴Ⅰ、传动轴Ⅱ和传动轴Ⅲ，三根传动轴水平布置；传动轴Ⅰ和传动轴Ⅱ之间的中心间距等于齿轮Ⅲ和齿轮Ⅱ的中心距，传动轴Ⅱ和传动轴Ⅲ之间的中心间距等于齿轮Ⅱ和齿轮Ⅳ的中心距；

齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ和齿轮Ⅳ为相同的直齿轮，可以保证齿轮Ⅲ和齿轮Ⅳ具有相同的转速，有利于振动的稳定性；齿轮Ⅲ、齿轮Ⅱ和齿轮Ⅳ分别安装于传动轴Ⅰ、传动轴Ⅱ和传动轴Ⅲ的中间位置。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，齿轮Ⅰ为直齿轮，齿轮Ⅰ安装于输出轴上，齿轮Ⅰ的齿数是齿轮Ⅱ的一半，齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ啮合，齿轮Ⅱ又分别啮合于齿轮Ⅲ和齿轮Ⅳ。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，传动轴Ⅰ、传动轴Ⅱ和传动轴Ⅲ的两端均分别安装有深沟球轴承；

传动轴Ⅰ和传动轴Ⅲ上各安装2个偏心轮，每个偏心轮的安装位置与各自所在的传动轴的中心处间距相等。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，4个偏心轮的偏心距相同，偏心距为0.6mm。安装时应保证4个偏心轮的偏心位置相同。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，所述滚子从动件包括滚子和短轴，滚子为圆柱形(结构形状)，滚子安装在短轴上，滚子与偏心轮为线接触；其中，偏心轮为主动件，滚子为从动件。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，所述振幅调节装置共4个，分别和滚子从动件配合使用；

所述振幅调节装置包括螺栓孔、压电致动器、双头螺栓、顶杆、过线孔和压电陶瓷驱动器，其中压电致动器和顶杆端部通过双头螺栓连接(双头螺栓用手一头拧紧在顶杆端部，一头拧紧在压电致动器下端)，压电致动器的连接线路穿过过线孔与压电陶瓷驱动器相连。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，压电致动器总的行程为0～400μm，自锁力为100000N，工作电压20～1000V；压电致动器上端空间高度为0.5mm。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，振动机箱顶部设有振动机箱上盖，工作台和振动机箱上盖之间装有支撑板。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，工作台上设有工件夹紧机构；所述工件夹紧机构包括握杆、上压板、丝杠、下压板、圆立柱和固定板；下压板和固定板焊接成工字型，卡在工作台两侧的导向凹槽内，丝杠与上压板、下压板和固定板内的螺纹孔配合，旋转丝杠，带动上压板相对固定的下压板和固定板移动，将丝杠的转动转变为上压板的直线运动，圆立柱限制上压板跟随丝杠转动，握杆安装在丝杠的顶部。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，偏心轮振动机构安装在方形底座内，底座的形状不仅限于方形，其他合理形状亦可，只要能保证将偏心振动机构主体部分装入其中即可。

如上所述的一种偏心轮振动钻床，还包括钻削机构，钻削机构与底座通过支撑件连接，所述钻削机构为油压自动钻削机构。

本发明的原理如下：

本发明利用驱动机构驱动传动轴围绕自身轴线做旋转运动，进而带动偏心轮将圆周运动转化为直线往复运动，再通过传动组件Ⅱ实现工作台的上下振动，通过振幅调节装置来调整工作台的振幅，偏心轮振动可以产生0.1～0.5mm的振幅，振幅相对较大，可用于钻削一些塑性大的软金属，钻屑更易断，能减少出口毛刺，延长钻头寿命，提高加工质量。

有益效果：

(1)本发明的一种偏心振动钻床，通过偏心轮振动机构和油压自动钻削机构的配合，实现对工件的低频振动钻削，偏心轮振动会产生0.1～0.5mm的振幅，振幅相对较大。由于钻削平均轴向力随着振幅的增大而减小，因此本发明的平均轴向力更小。钻削铝、铜等塑性大的软金属时，会出现零相位差振动断屑现象，随着振幅的增大，切屑由不断屑到局部断屑，最后整体断屑，因此钻屑更易断，更利于排屑，能提高加工效率；

(2)本发明的一种偏心振动钻床，通过变速器控制转速来调整振动频率，通过更换偏心轮来改变振幅，振动参数(振幅、频率)、进给量和主轴转速的合理搭配可以实现在加工软金属时，断屑更容易，出口毛刺更少和钻头寿命更长，提高了加工精度；

(3)本发明的一种偏心振动钻床，能产生较大的振幅，当振幅大于最小断屑振幅时，切屑由带状转变为断屑彻底的C型切屑，C型切屑的尺寸较小，有利于排屑并带走大量的切削热，使加工温度下降。

附图说明

图1为本发明中偏心轮振动钻床整体的结构示意图；

图2为本发明中偏心轮振动机构的结构示意图；

图3为本发明中偏心轮振动机构的右视图(其中将深沟球轴承进行剖开)；

图4为本发明中偏心轮振动机构传动系统的结构示意图；

图5为本发明中滚子从动件的结构示意图；

图6为本发明中工件夹紧机构的结构示意图；

图7为本发明中工件夹紧机构的右视图；

图8为本发明中工作台的结构示意图；

图9为本发明中振幅调节装置的结构示意图；

其中，1-振动机箱，2-工作台，3-工件夹紧机构，4-钻头，5-油压自动钻削机构，6-滚子从动件，7-偏心轮，8-齿轮Ⅲ，9-电动机，10-变速器底座，11-变速器，12-输入轴，13-输出轴，14-滚子，15-顶杆，16-握杆，17-上压板，18-丝杠，19-下压板，20-固定板，21-短轴，22-齿轮Ⅰ，23-齿轮Ⅱ，24-齿轮Ⅳ，25-导向凹槽，26-振动机箱上盖，27-深沟球轴承，28-压电陶瓷驱动器，29-振幅调节装置，30-支撑板，31-螺栓孔，32-压电致动器，33-双头螺栓，34-顶杆端部，35-过线孔，36-轴套，37-传动轴Ⅰ，38-传动轴Ⅱ，39-传动轴Ⅲ，40-圆立柱，41-联轴器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，一种偏心轮振动钻床，包括工作台2、钻削机构以及位于工作台下方的偏心轮振动机构；偏心轮振动机构安装在方形底座内，钻削机构与底座通过支撑件连接；所述钻削机构为油压自动钻削机构5，其主要由钻头4、油压系统和电控系统等部分组成；

如图2～4所示，偏心轮振动机构包括固定在传动轴上的偏心轮7、用于带动传动轴围绕其自身轴线做旋转运动的驱动机构以及与工作台2连接的传动组件Ⅱ；传动组件Ⅱ由滚子从动件6和与工作台连接的振幅调节装置29构成；偏心轮与传动组件Ⅱ的滚子从动件6接触；

传动轴包括传动轴Ⅰ37、传动轴Ⅱ38和传动轴Ⅲ39，三根传动轴水平布置；传动轴Ⅰ37和传动轴Ⅱ38之间的中心间距等于齿轮Ⅲ8和齿轮Ⅱ23的中心距，传动轴Ⅱ38和传动轴Ⅲ39之间的中心间距等于齿轮Ⅱ23和齿轮Ⅳ24的中心距；驱动机构包括电动机9和传动组件Ⅰ，传动组件Ⅰ包括变速器11(安装在变速器底座10上)、输入轴12和输出轴13，电动机和输入轴通过联轴器41连接，电动机的转速为30000r/min，变速器的减速比范围为2.5:1～5000:1；齿轮Ⅰ22为直齿轮，齿轮Ⅰ22安装于输出轴13上，齿轮Ⅰ22的齿数是齿轮Ⅱ的一半，齿轮Ⅰ22和齿轮Ⅱ23啮合，齿轮Ⅱ23又分别啮合于齿轮Ⅲ8和齿轮Ⅳ24；齿轮Ⅱ23、齿轮Ⅲ8和齿轮Ⅳ24为相同的直齿轮；齿轮Ⅲ、齿轮Ⅱ和齿轮Ⅳ分别安装于传动轴Ⅰ37、传动轴Ⅱ38和传动轴Ⅲ39的中间位置；传动轴Ⅰ37、传动轴Ⅱ38和传动轴Ⅲ39的两端均分别安装有深沟球轴承27；传动轴Ⅰ37和传动轴Ⅲ39上各安装2个偏心轮7，每个偏心轮的安装位置与各自所在的传动轴的中心处间距相等；4个偏心轮7的偏心距相同，偏心距为0.6mm；

如图5所示，滚子从动件包括滚子14和短轴21，滚子14为圆柱形，滚子14安装在短轴21上，滚子14与偏心轮7为线接触；如图9所示，振幅调节装置29共4个，分别和滚子从动件配合使用；振幅调节装置29包括螺栓孔31、压电致动器32、双头螺栓33、顶杆15、过线孔35和压电陶瓷驱动器28，其中压电致动器32和顶杆端部34通过双头螺栓连接，压电致动器的连接线路穿过过线孔35与压电陶瓷驱动器28相连；压电致动器32总的行程为0～400μm，自锁力为100000N，工作电压20～1000V；压电致动器32上端空间高度为0.5mm；

振动机箱1的顶部设有振动机箱上盖26，工作台2和振动机箱上盖26之间装有支撑板30；顶杆15与振动机箱上盖26的连接处装有轴套36；如图6～8所示，工作台2上设有工件夹紧机构3；所述工件夹紧机构3包括握杆16、上压板17、丝杠18、下压板19、圆立柱40和固定板20；下压板19和固定板20焊接成工字型，卡在工作台2两侧的导向凹槽25内，丝杠18与上压板17、下压板19和固定板20内的螺纹孔配合，握杆安装在丝杠的顶部。