[實用新型]一種工具頭作用空間為二次曲面的多維超聲工具系統

有效

• 申請號: 201820381186.3
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN208147363U
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 冀世軍;張超;趙繼;賀秋偉;代漢達;楊記龍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23Q1/44
• 分類號: B23Q1/44;B23Q15/22
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

1.一種工具頭作用空間為二次曲面的多維超聲工具系統，其特征在于：包括超聲工具頭、Z向移動裝置、X向移動裝置、底座、Y向移動裝置、夾具，所述X向移動裝置橫向固定安裝在底座后方的兩凸臺上，所述X向移動裝置的電機位于X向移動裝置主體的左側，所述Y向移動裝置縱向固定安裝在底座上，所述Y向移動裝置的電機位于X向移動裝置下方兩凸臺間的空隙中，所述夾具固定安裝在Y向移動裝置的溜板上，所述Z向移動裝置豎向固定安裝在X向移動裝置的溜板上，所述超聲工具頭固定安裝在Z向移動裝置的溜板上，且超聲工具頭位于夾具的上方。

2.根據權利要求1所述的一種工具頭作用空間為二次曲面的多維超聲工具系統，其特征在于：所述超聲工具頭的結構是，包括工具頭支架、周向轉動伺服電機、豎向超聲振子、X向超聲振子、柔性鉸鏈組件、Y向超聲振子、超聲振子支座、軸承蓋、徑向移動伺服電機、徑移小齒輪、內轉盤組件、徑移大齒輪、上球鉸組件、內齒圈、直線導軌、滾珠絲杠和周轉齒輪，其中內轉盤組件固定安裝在工具頭支架的水平安裝板上，軸承蓋通過螺栓固定安裝在工具頭支架上，且將內轉盤組件固定在工具頭支架的水平安裝板上，周向轉動伺服電機固定安裝在內轉盤組件的內轉盤的上側，周向轉動伺服電機的輸出軸穿過內轉盤上部孔，周轉齒輪固定安裝在周向轉動伺服電機的輸出軸上，周轉齒輪位于內轉盤的下側，內齒圈固定安裝在工具頭支架的水平安裝板下側的內齒圈安裝槽內，所述內齒圈與周轉齒輪相嚙合，徑向移動伺服電機水平固定安裝在內轉盤的上側，所述徑移小齒輪固定安裝在徑向移動伺服電機的輸出軸上，所述滾珠絲杠通過其兩端的軸承座固定安裝在內轉盤的下側的安裝槽內，徑移大齒輪連接在滾珠絲杠的靠近內轉盤中心的一端，所述徑移大齒輪與徑移小齒輪相嚙合，兩條直線導軌分別固定安裝在滾珠絲杠的兩側，且與滾珠絲杠平行，所述直線導軌上滑動連接有滑塊，滑塊上固定連接有溜板，所述溜板與滾珠絲杠上的滾柱螺母固定連接，上球鉸組件的球鉸座固定安裝在溜板上，豎向超聲振子的一端通過螺栓固定連接在上球鉸組件的球頭裝置的下端的連接板上，另一端通過螺紋連接連接在刀具的上端，工具頭支架的水平安裝板的下端面的前側和左側分別連接有一個超聲振子支座，Y向超聲振子通過螺栓固定安裝在前側的超聲振子支座下端的安裝孔上，X向超聲振子通過螺栓固定安裝在左側的超聲振子支座下端的安裝孔上，X向超聲振子和Y向超聲振子的里端通過螺紋固定連接在柔性鉸鏈組件的柔性鉸鏈的兩個連接孔內，X向超聲振子和Y向超聲振子的軸線相交于上球鉸組件的球頭裝置的球心。

3.根據權利要求2所述的一種工具頭作用空間為二次曲面的多維超聲工具系統，其特征在于：所述柔性鉸鏈組件包括柔性鉸鏈、刀具、中通球、球鉸上蓋和螺釘，其中球鉸上蓋通過螺釘與柔性鉸鏈固定連接，所述中通球安裝在柔性鉸鏈與球鉸上蓋所形成的球形空間內，所述刀具滑動連接在中通球的通孔內，且刀具的刀具頭位于柔性鉸鏈的下方。

4.根據權利要求3所述的一種工具頭作用空間為二次曲面的多維超聲工具系統，其特征在于：所述球鉸上蓋和柔性鉸鏈相配的水平方向的配合面通過中通球的球心，且中通球的半徑與球鉸上蓋和柔性鉸鏈所形成的球形空間的半徑相等，所述中通球的內通孔面以及刀具的與中通球相配合部分的刀桿的外表面均鍍有耐磨材料層。

5.根據權利要求2所述的一種工具頭作用空間為二次曲面的多維超聲工具系統，其特征在于：所述上球鉸組件包括球鉸座、上球鉸蓋和球頭裝置，其中球鉸座與上球鉸蓋通過螺栓固定連接，所述球頭裝置安裝在球鉸座與上球鉸蓋形成的球形空間內，三者組成球鉸，所述球鉸座與上球鉸蓋相配合的表面通過球頭裝置的球心，且配合面內的內圓輪廓的半徑與球頭裝置的球半徑相等。

6.根據權利要求2所述的一種工具頭作用空間為二次曲面的多維超聲工具系統，其特征在于：所述內轉盤組件包括內轉盤、上推力球軸承、深溝球軸承和下推力球軸承，其中上推力球軸承固定安裝在內轉盤外圈凸臺的上側，所述下推力球軸承固定安裝在內轉盤外圈凸臺的下側，所述深溝球軸承固定安裝在內轉盤外圈凸臺的外輪廓面上，所述深溝球軸承和下推力球軸承通過工具頭支架上的定位軸間孔的肩部定位，所述上推力球軸承通過軸承蓋內圈的凸臺定位。

7.根據權利要求2所述的一種工具頭作用空間為二次曲面的多維超聲工具系統，其特征在于：所述滾珠絲杠的軸線與內轉盤的軸心線垂直，即當球頭裝置隨滾珠螺母運動到滾珠絲杠里端的極限位置時，球頭裝置的球心處于內轉盤的軸心線上，球頭裝置球心沿內轉盤徑向的運動范圍為R，即球頭裝置的球心的運動范圍是半徑為R的圓面。