[发明专利]具有工件收纳部和补偿质量的振动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有用于收纳待机械加工的工件的工件收纳部的设备，其中至少一个振动装置连接至该工件收纳部，并且所述振动装置使所述工件收纳部发生振动，其中所述工件容纳部的振动具有比超声波的频率低的频率。本发明还涉及一种用于机械加工工件的方法，其中使所述工件发生振动，并且所述工件的振动频率比超声波的频率低。

背景技术

从现有技术已知各种用于混合加工和/或超声波辅助加工的设备和方法。这些设备和方法通常包括使刀具在超声波的范围内发生振动，其中优选使用刀具的自然频率作为振动频率，以便发起期望的共振来获得支撑作用，特别是对于工件的切屑去除加工来说尤其如此。

例如从公报“Modeling of material removal rate in rotary ultrasonic machin-ing:designed experiments”by P.Hu,J.M.Zhang,Z.J.Pei and Clyde Treadwell,published in Journal of Materials Processing Technology129,2002,339-344（材料处理技术期刊（129，2002，339－344）中公布的P.Hu,J.M.Zhang,Z.J.Pei和Clyde Treadwell的“旋转超声波加工中的材料去除速率的建模：设计实验”）”已知在超声波范围内激发的刀具。此外，从T.Tawakoli,B.Azarhoushang和N.Jandaghi在期刊“Wissenschaft&Forschung（科学与研究)2010,28-33中公开的公报“Entwicklung eines neuartigen Ultraschallsystems zur Realisierung flexibler ultraschallunterstützter Zerspanung(用于实现柔性超声波辅助切屑的新颖超声波系统的发展)”已知在超声波范围内借助于共振器激发工件而使工件产生振动的各种方式。

此外，已经从现有技术例如从US7,802,355B2已知用于浇铸沥青等不同类型的振动台。

在EP0323518A1中示出了一种包括板的框架，该板包括工件收纳部，该板通过压电元件连接至框架。通过单独地致动压电元件可以在该板中并因而在工件中产生水平、竖直或旋转的振动。对于所产生的振动来说提供的频率不大于1500Hz。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于工件的机械加工的方法和设备，所述方法和设备能够通过和/或借助于工件本身的振动运动对工件进行各种机械加工过程。与经常希望产生共振的已知振动装置不同，在根据本发明的设备中避免共振（因为共振会对设备造成损坏），这样避免共振允许自由选择频率，而不会冒损坏的危险。

根据本发明，所述目的通过具有振动体的振动装置实现，在相反方向上振动的补偿质量与该振动体相关联。通过在所述振动装置的振动体的相反方向上振动的所述补偿质量，能够实现动量的解耦，从而可以利用任何期望频率对工件进行加工，而不管工件收纳部和/或整个设备的自然频率如何。

在根据本发明的设备中，所述工件收纳部通过振动装置产生振动，所述振动装置具有比超声波的频率低的频率。根据本发明的该设备可以用于各种目的。

首先，被收纳在所述工件收纳部中的工件可以通过相应地致动所述振动装置而经受螺旋或次摆线加工。

此外，所述设备还可以用来进行混合加工，例如对保持在所述工件收纳部中的工件进行振动辅助机械加工。在本发明的上下文中，机械加工具体是指通过几何形状限定或非几何形状限定的刀片进行的任何切屑去除加工（例如“切屑”）。这主要包括车削、钻削、铣削和摩擦以及磨削、珩磨、研磨和抛光。

如将频率选择得足够低，则所述设备当然可以用来借助于所述振动装置将布置在所述工件收纳部中的工件定位。

具体地说，与已知设备（然而，在已知设备中，在超声波范围内激发刀具）类似，所述设备可以用来支持难以加工的材料的机械加工，这些材料例如主要有诸如陶瓷、玻璃之类的硬和/或易碎材料、诸如氮化硅或氧化硅之类的各种硅材料，以及硬化钢等。对于各种应用，已经发现，使所述工件收纳部的振动频率低于10kHz，优选低于5kHz，特别地低于1kHz，特别优选在500Hz和50Hz之间是有利的。