[發明專利]一種超聲輔助冷擺碾壓成型圓錐齒輪的裝置及加工方法

有效

• 申請號: 202110013310.7
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112756708B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 唐進元;陳雪林
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B23F17/00
• 分類號: B23F17/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 肖云

1.一種超聲輔助冷擺碾壓成型圓錐齒輪的裝置，其特征在于包括：底座(500)，底座(500)具有開口朝上的容納腔(510)；

下模具(600)，安裝于底座(500)上端面，用于裝夾工件(700)；超聲振動變幅桿，安裝于容納腔(510)內，包括沿一豎直軸線(101)依次同軸設置的定位段(100)、第一振動安裝段(200)和振動變換輸出段(300)，所述定位段(100)與底座(500)相連且周向定位，所述第一振動安裝段(200)安裝有第一壓電致動器(211)，所述振動變換輸出段(300)上安裝有第二壓電致動器(302)，且所述第一壓電致動器(211)與第二壓電致動器(302)產生的超聲振動進行疊加；所述振動變換輸出段(300)與工件接觸，用于將超聲振動傳遞給工件(700)；

所述第一壓電致動器(211)與第二壓電致動器(302)的頻率f、上模具(800)沖擊頻率N、第一壓電致動器(211)產生的振動傳遞至第二壓電致動器(302)處的路徑行程L、第二壓電致動器(302)產生的振動傳遞至工件處的路徑行程L₁需滿足如下關系式：

且第一壓電致動器(211)開始激勵的時刻t₁、第二壓電致動器(302)開始激勵的時刻t₂、上模具第一次沖擊工件的時刻t₃需要滿足如下關系式：

t₃＝t₂+Δt₂；

t₂＝t₁+Δt；

其中c為超聲振動在超聲振動變幅桿上的傳遞速度，其中m、n為包含0的正整數。

2.根據權利要求1所述的超聲輔助冷擺碾壓成型圓錐齒輪的裝置，其特征在于：所述底座(500)包括嵌入容納腔(510)內的基座(400)，所述定位段(100)與基座(400)相連且周向定位。

3.根據權利要求1所述的超聲輔助冷擺碾壓成型圓錐齒輪的裝置，其特征在于：所述振動變換輸出段(300)包括依次設置的第一中間段(310)、第二中間段(320)和振動輸出段(330)，所述第一中間段(310)相比第二中間段更靠近所述定位段(100)，所述第一中間段(310)和第二中間段(320)之間設有第二壓電致動器安裝槽(301)，所述第二壓電致動器安裝槽(301)用于安裝第二壓電致動器(302)，所述第二中間段(320)上設有相對軸線(101)傾斜的通槽(321)，所述振動輸出段(330)用于與工件接觸。

4.根據權利要求2所述的超聲輔助冷擺碾壓成型圓錐齒輪的裝置，其特征在于：所述基座(400)上表面設有開口朝上的空腔(401)，所述定位段(100)與所述空腔(401)底壁相連。

5.根據權利要求4所述的超聲輔助冷擺碾壓成型圓錐齒輪的裝置，其特征在于：所述第一振動安裝段(200)徑向凸出所述定位段(100)和振動變換輸出段(300)；所述第一振動安裝段(200)朝下的側面設有第一限位槽(220)，另一側面設有第二限位槽(230)，且所述第一限位槽(220)和第二限位槽(230)均設于超聲振動變幅桿的振型節點處；所述第一限位槽(220)安裝有第一連接件(420)，所述第一連接件(420)底端與空腔(401)相連，另一端嵌入第一限位槽(220)；所述第二限位槽(230)安裝有第二連接件(430)，所述第二連接件(430)一端嵌裝于第二限位槽(230)，另一端與空腔(401)周向側壁相連。

6.根據權利要求4所述的超聲輔助冷擺碾壓成型圓錐齒輪的裝置，其特征在于：所述定位段(100)與所述空腔(401)之間設有限位墊塊(410)，所述空腔(401)底壁設有供限位墊塊(410)底部部分嵌入的第一限位槽，所述限位墊塊(410)嵌入第一限位槽實現周向限位；所述限位墊塊(410)上表面設有供定位段(100)部分嵌入的第二限位槽，所述定位段(100)嵌入第二限位槽實現周向限位。