技术领域
[0001] 本
发明涉及机床辅助设备领域，尤其涉及一种用于控制机床运动轴产生高频振动的电控式电
磁铁高频振动微加工平台。
背景技术
[0002] 在很多的机械、机床运动场合中往往需要进行复合加工。这种加工
精度比单一的加工效果更好，精度更高。在
电解、电火花加工中，工具的
阴极在稳定持续进给到一定的深度时，由于排屑问题极易造成
短路等问题，这也就限制了一些
工件深度的加工。对于在电解领域和电火花成型领域，为了能够实现
切削液的顺利排出，需要在进给方向附加高频的振动，形成复合加工来解决排液的问题。
[0003] 常见的实现高频振动的有
凸轮式、
连杆式、
齿轮式、
气缸、滚珠
丝杠等运动，均是通过实现高频的往复来实现高频的振动。在一些微加工领域，大多数研究者都是用超声复合加工来实现高频的振动。
[0004] 现有的能实现高频振动的如凸轮式往复运动，凸轮的设计、计算较为麻烦，往往需要进行精确的计算，并且安装空间也有一定的要求，制造也较繁琐。连杆式往复运动不但设计计算耗时、耗
力，而且由于杆的运动需要一定的空间，并且
稳定性不高，所以无论在加工机床、还是工业加工机械设备中应用很少。齿轮式的往复运动，涉及到齿轮的加工制造，其价格比较高、加工制造比较麻烦，并且更换费事费力。气缸式往复高频振动，高频的振动对于气缸的损坏较为严重。滚珠丝杠往复高频振动，高频的往复，对于丝杠的磨损，
惯性力的控制都较为困难，
电机在长时间的换向发热也较为严重。以上这些利用高频往复运动来实现的高频振动，往往精度不高，振动幅度较大，噪声较大、稳定性也较差。而利用超
声换能器实现的超声复合加工，虽然
频率很高，可以调节，但是幅度较小，效果有时在加工过程不是很明显。
[0005] 因此，
现有技术需要进一步改进和完善。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电控式电磁铁高频振动微加工平台。
[0007] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0008] 一种电控式电磁铁高频振动微加工平台，该微加工平台主要包括计算机、
驱动器组
块、高频
控制器、三轴微平台、以及加工液箱。所述三轴微平台固定
水平设置，采用分离式结构设计，包括
底板、XY轴平台和Z轴平台。所述底板水平固定设置，所述XY轴平台安装在底板上，位于底板的一侧并与底板固定连接。所述Z轴平台安装在底板上，位于底板的另一侧并与底板固定连接。所述驱动器组块的输入端与计算机连接，输出端分别与XY轴平台和Z轴平台连接。所述加工液箱安装在XY轴平台上，与XY轴平台的输出端固定连接并由XY轴平台驱动其沿X、Y方向移动移动。所述高频控制器安装在Z轴平台上，与Z轴平台的输出端固定连接并由Z轴平台驱动其上下运动。
[0009] 具体的，所述高频控制器主要包括高频振动组块、PLC、以及
触摸屏。所述高频振动组块设置在Z轴平台的输出端上并由Z轴平台驱动其上下运动。所述PLC的输入端与触摸屏连接，输出端与高频震动组块电连接。
[0010] 具体的，所述高频震动组块主要包括连接板、磁铁
固定板、电磁铁、
导轨、滑块、
滑板块、微调模块、装夹座、以及调节模块。所述连接板竖直设置在Z轴平台上，并与Z轴平台固定连接。所述电磁铁通过磁铁固定板安装在连接板上，并与PLC电连接。所述导轨安装在连接板上，位于电磁铁下方，并沿竖直方向设置。所述滑块设置在导轨上，并可沿导轨上下滑动。所述滑板块设置在滑块上，并与滑块固定连接。所述微调模块和装夹座均安装在滑板块上，且微调模块位于靠近电磁铁的一侧，装夹座位于另一侧。所述调节模块安装在导轨的一侧并位于滑板块下方。
[0011] 具体的，所述微调模块主要包括微调座和微调螺钉。所述微调座固定安装在滑板块上，其上还设有与微调螺钉
螺纹连接的微调孔。所述微调孔与导轨平行设置并贯穿微调座。所述微调螺钉从上往下拧入微调孔内，实现与微调座固定连接。
[0012] 具体的，所述调节模块主要包括调节挡块、调节孔、以及调节螺钉。所述调节挡块上设有贯穿调节挡块的长条形开槽。所述调节孔设置在连接板上。所述调节螺钉插入调节挡块内，并从上往下穿过长条形开槽后，与调节孔
螺纹连接，实现调节挡块
位置的调整和固定。
[0013] 作为本发明的优选方案，所述电磁铁采用高频响应电磁铁。
[0014] 作为本发明的优选方案，所述触摸屏采用HMI式触摸屏。
[0015] 作为本发明的优选方案，所述电磁铁采用无杆的盘式电磁铁或带有伸缩杆的高频振动电磁铁。
[0016] 本发明的工作过程和原理是：在加工运动时，首先做好设备的安装，通电；然后在触摸屏HMI上输入通电时长和断电时长，这样就能通过PLC来控制高频电磁铁不断的吸合和断开(断开后滑板块在重力作用下向下运动)进而实现高频的振动；接着按下触摸屏上的
开关，高频振动就进入工作状态；最后再配合计算机来控制微平台的轴的运动，来实现具有高频振动的复合微加工。此外，本方案可以有两种运动模式选择：一种是可以像常规运动一样选择常规运动模式，在电脑上选择运动轴，输入运动的速度和距离即可，和常规运动一样，满足一般微加工平台的运动要求。另一种模式选择为复合运动，同时进行高频振动和常规进给运动的复合运动，分别输入相应数值，控制电机和电磁铁实现组合运动。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。
[0017] 与现有技术相比，本发明还具有以下优点：
[0018] (1)本发明所提供的电控式电磁铁高频振动微加工平台采用简单易行的利用电磁铁和PLC、HMI的组合来实现不同振动频率的智能可调频式装置，并且便于与其它机构连接，可方便固定添加在其它机构上。本方案是简单易行的加工技术及装置，与微加工三轴平台构成复合振动机床。
[0019] (2)本发明所提供的电控式电磁铁高频振动微加工平台通过外接控制系统HMI，可以控制电磁铁的断电与通电的时长，进而能在一定范围内决定振动的频率。
[0020] (3)本发明所提供的电控式电磁铁高频振动微加工平台通过分别控制计算机和HMI端可根据实际加工需要进行不同频率、不同进给速度的复合控制，可控性高、控制稳定、变换也方便。
[0021] (4)本发明所提供的电控式电磁铁高频振动微加工平台在利用电磁铁高频吸合断开的同时组合了常规的三轴运动，使得振动的频率与距离更加的精准，并且振动组块总装件制造简单，省时省力。
[0022] (5)本发明所提供的电控式电磁铁高频振动微加工平台的高频振动组块加上底部连接板，可方便和其它设备机构组装一起，不但能实现稳定进给，还能同时稳定的高频振动。便于随时拆卸和安装，也可放置水平，形成水平的高频振动。
[0023] (6)本发明所提供的电控式电磁铁高频振动微加工平台与大多数科研学者采用的超声振动相比，电磁铁式的高频振动价格较低，无需超声电源，并且振动的幅度也比一般的超声幅度大得多，且振动幅度在一定范围可调。
附图说明
[0024] 图1是本发明所提供的电控式电磁铁高频振动微加工平台的结构示意图。
[0025] 图2是本发明所提供的高频振动组块的结构示意图。
[0026] 图3是本发明所提供的高频振动组块的主视图。
[0027] 图4是本发明所提供的高频振动组块的右视图。
[0028] 图5是本发明所提供的高频振动组块的俯视图。
[0029] 图6是本发明所提供的高频振动组块的立体图。
[0030] 图7是本发明所提供的电控式电磁铁高频振动微加工平台的运动工作
流程图。
[0031] 上述附图中的标号说明：
[0032] 1-计算机，2-驱动器组块，3-PLC，4-触摸屏，5-三轴微平台，6-高频振动组块，7-加工液箱，8-连接板，9-磁铁固定板，10-电磁铁，11-导轨，12-滑块，13-滑板块，14-装夹座，15-微调座，16-微调螺钉，17-调节挡块，18-调节孔，19-调节螺钉。
具体实施方式
[0033] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举
实施例对本发明作进一步说明。
[0034] 实施例1：
[0035] 如图1至图7所示，本实施例公开了一种电控式电磁铁高频振动微加工平台，该微加工平台主要包括计算机1、驱动器组块2、高频控制器、三轴微平台5、以及加工液箱7。所述三轴微平台5固定水平设置，采用分离式结构设计，包括底板、XY轴平台和Z轴平台。所述底板水平固定设置，所述XY轴平台安装在底板上，位于底板的一侧并与底板固定连接。所述Z轴平台安装在底板上，位于底板的另一侧并与底板固定连接。所述驱动器组块2的输入端与计算机1连接，输出端分别与XY轴平台和Z轴平台连接。所述加工液箱7安装在XY轴平台上，与XY轴平台的输出端固定连接并由XY轴平台驱动其沿X、Y方向移动移动。所述高频控制器安装在Z轴平台上，与Z轴平台的输出端固定连接并由Z轴平台驱动其上下运动。
[0036] 具体的，所述高频控制器主要包括高频振动组块6、PLC3、以及触摸屏4。所述高频振动组块6设置在Z轴平台的输出端上并由Z轴平台驱动其上下运动。所述PLC3的输入端与触摸屏4连接，输出端与高频震动组块电连接。
[0037] 具体的，所述高频震动组块主要包括连接板8、磁铁固定板9、电磁铁10、导轨11、滑块12、滑板块13、微调模块、装夹座14、以及调节模块。所述连接板8竖直设置在Z轴平台上，并与Z轴平台固定连接。所述电磁铁10通过磁铁固定板9安装在连接板8上，并与PLC3电连接。所述导轨11安装在连接板8上，位于电磁铁10下方，并沿竖直方向设置。所述滑块12设置在导轨11上，并可沿导轨11上下滑动。所述滑板块13设置在滑块12上，并与滑块12固定连接。所述微调模块和装夹座14均安装在滑板块13上，且微调模块位于靠近电磁铁10的一侧，装夹座14位于另一侧。所述调节模块安装在导轨11的一侧并位于滑板块13下方。
[0038] 具体的，所述微调模块主要包括微调座15和微调螺钉16。所述微调座15固定安装在滑板块13上，其上还设有与微调螺钉16螺纹连接的微调孔。所述微调孔与导轨11平行设置并贯穿微调座15。所述微调螺钉16从上往下拧入微调孔内，实现与微调座15固定连接。
[0039] 具体的，所述调节模块主要包括调节挡块17、调节孔18、以及调节螺钉19。所述调节挡块17上设有贯穿调节挡块17的长条形开槽。所述调节孔18设置在连接板8上。所述调节螺钉19插入调节挡块17内，并从上往下穿过长条形开槽后，与调节孔18螺纹连接，实现调节挡块17位置的调整和固定。
[0040] 作为本发明的优选方案，所述电磁铁10采用高频响应电磁铁。
[0041] 作为本发明的优选方案，所述触摸屏4采用HMI式触摸屏。
[0042] 作为本发明的优选方案，所述电磁铁10采用无杆的盘式电磁铁或带有伸缩杆的高频振动电磁铁。
[0043] 本发明的工作过程和原理是：在加工运动时，首先做好设备的安装，通电；然后在触摸屏4的HMI上输入通电时长和断电时长，这样就能通过PLC3来控制高频电磁铁10不断的吸合和断开(断开后滑板块13在重力作用下向下运动)进而实现高频的振动；接着按下触摸屏4上的开关，高频振动就进入工作状态；最后再配合计算机1来控制微平台的轴的运动，来实现具有高频振动的复合微加工。此外，本方案可以有两种运动模式选择：一种是可以像常规运动一样选择常规运动模式，在电脑上选择运动轴，输入运动的速度和距离即可，和常规运动一样，满足一般微加工平台的运动要求。另一种模式选择为复合运动，同时进行高频振动和常规进给运动的复合运动，分别输入相应数值，控制电机和电磁铁10实现组合运动。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。
[0044] 实施例2：
[0045] 本实施例公开了一种利用电磁铁10和滑块12设计一套能实现振动幅度在一定范围可调，振动频率在一定范围可调的简便振动装置系统。本装置在一定范围内可快速通过调节档块和微调螺钉16来实现振动幅度的调节，利用HMI和PLC3可实现电磁铁10通断电时间的调节，可实现一定范围内的高频振动频率的调节。此套装置能快速连接安装和拆卸加工的工具、工件进行微电解和微电火花的加工。
[0046] 本技术方案具体如下：
[0047] 1、本方案主要包括四个部分：三轴微平台5、集成运动控制系统、高频振动组块6、智能频率调节系统。
[0048] 2、如图1所示，计算机1通过控制微平台三个轴的运动，来实现这个加工平台的基本功能。
[0049] 3、如图1所示，PLC3为
微处理器PLC3，根据功能的要求通过
软件编写相应的程序输入进去，触摸屏4为HMI与PLC3通信，通过HMI输入通电时间，断电时间，保证整个振动的稳定。
[0050] 4、如图1所示，高频振动组块6是高频振动的机械装置部分，通过外部的PLC3与HMI来控制。
[0051] 5、如图2所示，高频电磁铁10与外部PLC3和HMI连接，通过编好的程序，在HMI上输入通断电的时间，即可在一定范围控制电磁铁10不断地吸合和断开。
[0052] 6、如图2所示，通过螺钉可以微调振动的幅度，根据不同的加工条件可可选择不同的振动幅度。
[0053] 7、如图2所示，装夹座14为工件或者
工具电极的装夹座14，随时可进行不同工件与工具电极的更换。
[0054] 8、如图2所示，幅度调节挡块17用来大幅度调节振动的幅度，也用来防止滑板块13滑脱滑轨。
[0055] 9、如图2所示，滑块12导轨11组块用来承接高频往复的振动，保证振动的稳定和安全。
[0056] 10、在加工运动时，首先做好设备的安装，通电。在触摸屏4的HMI上输入通电时长和断电时长，这样就能通过PLC3来控制高频电磁铁10不断的吸合和断开进而实现高频的振动。之后按下触摸屏4上的开关，高频振动就进入工作状态。之后再配合计算机1来控制微平台的轴的运动，来实现具有高频振动的复合微加工。如上所述便可较好地实现本
专利功能。
[0057] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
