复合振动挤压攻丝机的设计

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收稿日期 ２０１１ － ０７ － １４ 修订日期 ２０１１ － ０８ － １４
复合振动挤压攻丝机的设计 梁应选 杨明亮
陕西理工学院机械学院 陕西 汉中７２３００３
摘要 介绍了复合振动挤压攻丝机的工作原理和主要特性 在此基础上 阐述其控制系统的组成结构 新型振动攻丝机采用
数控技术 实现了攻丝靠模通用化 具有周向和轴向振动功能 满足振动挤压攻丝新工艺的要求
关键词 控制系统 挤压攻丝 复合振动
中图分类号 ＴＧ５０６.５ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０００ － ８３６５２０１１１１ － １５８３ － ０３
Ｄｅｓｉ ｇ ｎｏｆＣｏｍｐ ｏｕｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｏｌｄ － ｅｘｔｒｕｄｉｎ ｇＴａ ｐｐ ｉｎ ｇＭａｃｈｉｎｅ
ＬＩＡＮＧＹｉｎ ｇ － ｘｕａｎ ＹＡＮＧＭｉｎ ｇ － ｌｉａｎ ｇ
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ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｗｏｒｋｉｎ ｇｐ ｒｉｎｃｉ ｐ ｌｅａｎｄｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｃｏｍ ｐ ｏｕｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｌｄ － ｅｘｔｒｕｄｉｎ ｇｔａ ｐｐ ｉｎ ｇ
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ｖｉｂｒａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｕｎｉｖｅｒｓａｌｔａ ｐｐ ｉｎ ｇｌｅａｄｉｎ ｇ ｍｏｕｌｄ ｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄ ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄ ｍｅｔｔｈｅ
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钛合金以其优越的力学性能 广泛应用于飞机发
动机的压气机部件 发动机罩 排气装置等零件的制
造 以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造 但钛
合金的可加工性很差 尤其是小深螺纹孔的加工是世
界性的工艺难题 是制造工艺中的 瓶颈 根据目前
钛合金凶攻丝的现状 笔者所在的陕西侍育厅 新
型振动攻丝机 产业化项目组 根据振动攻丝的要求
研制了１台复合振动挤压攻丝机
１ 复合振动攻丝机的结构与工作原理
该复合振动挤压攻丝机是-台特殊的数控加工机
床 图１为该攻丝机主轴箱部分的传动原理图
１.１ 振动攻丝机螺距合成过程的实现
该振动攻丝机的螺距合成实现过程为 主轴下端
为螺杆 螺杆与螺母配合 形成了-个螺旋副 螺母由
主轴螺母驱动步进电动机控制 主轴由步进电动机控
制 步进电动机通过齿轮副１带动振动器支架转动
振动器支架带动偏心轴绕主轴中心作回转运动 偏心
轴带动议机构 花键套 使主轴产生回转运动 花键
套与主轴上半部分花键联结 由以上可知 主轴和螺
母在主轴螺杆驱动步进电动机和主轴螺母驱动步进电
动机联合控制下 可以精确合成要求的攻丝螺距 实现
攻丝靠模通用化的功能 整个系统可以实现主轴的快
进 工进 工退 快退动作及攻丝深度的控制
１.２ 振动攻丝机激振器
大量的实验和理论研究表明 振动攻丝采用低频
振动较好 为了实现较大的攻丝扭矩和合适的振动频
率 该复合振动挤压攻丝机采用了机械式激振器 如
图１所示 主轴的周向振动是采用曲柄议机构实现
的 激振的动力源是电动机 电动机采用变频器调速
实现了振动频率３０ １５０Ｈｚ的调节 电机通过齿轮
传动副２ 齿轮传动副３ 带动偏心轴转动 偏心轴带动
议机构摆动 在此将扭转振动与主轴转动合成 议
机构的柱塞与花键套固连 偏心轴每转１圈 花键套带
动主轴摆动１次 该机振幅调整采用双偏心机构
由复合挤压振动攻丝的理论分析可知 轴向振动
与周向振动同频率 才容易实现沿工件螺旋线锯齿形
进给的要求 轴向振动是依靠主轴的螺旋副实现的
在攻丝时 主轴上有两个螺旋副 -个是主轴上的螺杆
与螺母形成-个螺旋副 螺母在轴向与机架固定 其旋
转运动由主轴螺母驱动步进电动机驱动 该螺旋副的