专利名称：超声波加工刀头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对工件表面进行超声波加工的超声波加工刀头，属于超声波金属表面加工技术领域。
背景技术：
超声波加工刀具通常安装在超声波金属表面加工装置上，在超声波的振动下对工件表面进行超声波加工，以降低工件表面的粗糙度值。现有文献中有多种超声波金属表面 加工装置，如CN1690231公开的《超声波金属表面加工装置》，其上设有变幅杆，通过变幅杆带动刀头振动，对工件进行超声波加工。应用于金属表面加工的超声波加工刀具包括刀具体和刀具头(或刀头)，刀具头连接在刀具体上。中国专利文献公开号CN200946158公开了一种《滚珠式刀头》，该滚珠式刀头的结构主要是由刀具座、刀头和定位块构成，特点是刀具座的一端与刀具的外壳连接，刀具座的另一端开有安装刀头的定位孔，刀头通过定位块固定在该定位孔内并可沿正反两方向转动，在定位块内还设置有调节定位块和刀头间距的调整螺钉，为了提高整个刀具的耐磨性能，在靠近定位块的刀头一端还设置有耐磨圆片。但由于刀头的安装方式比较复杂，具有一定局限性，无法对零件的内外圆弧面等复杂型面进行表面加工。CN201357237公开的《圆柱式超声波加工刀头》，该圆柱式超声波加工刀头包括刀具座、定位块和刀头，刀头呈圆柱形，刀具座上设有安装槽，刀头安装在刀具座的安装槽内，定位块安装在刀具座的安装槽内并位于刀头的外侧，定位块上安装有压紧刀头的紧定螺钉，刀头与刀具座安装槽之间以及与定位块上的紧定螺钉之间均设置有耐磨圆片。但该刀头的定位安装方式同样比较复杂，无法对零件的内外圆弧面等复杂型面进行表面加工。CN201357303公开了一种《圆珠式超声波加工刀头》，该圆珠式超声波加工刀头包括工具座、工具头和工具头盖，工具座的一端设有安装工具头的锥形孔，工具头呈球形，工具头通过工具头盖固定在工具座的锥形孔内。该刀头中的工具头可以转动，增加了金属表面加工时的线速度和进给速度，提高加工效率，工具头使用时不需要修磨，增加了使用寿命，特别是能对有圆弧面的工件进行超声加工。但是该刀头中的工具头在工具座上的安装与定位比较复杂，使得工具座较大，会与被加工工件干涉，无法完成模具型腔等表面的超声波加工。CN102489734A公开了一种超声波加工刀头，该超声波加工刀头只有刀具座和滚珠两个部件。刀具座设有一个容纳超声波金属表面加工装置中的变幅杆的内孔。在刀具座的一侧加工有一个工艺孔，通过该工艺孔在刀具座的另一侧加工一个锥坑状的滚珠定位槽，锥坑的大口朝向内孔，小口与刀具座相通。滚珠通过工艺孔或内孔放入滚珠定位槽内。将刀具座I伸入工件粗加工好的内孔或靠近工件侧立面，使滚珠与工件内孔壁面或侧立面接触，变幅杆对滚珠高频振动，使滚珠产生侧向振动，对工件内孔壁面或侧立面进行超声波加工。但是上述刀头因为其受力直接是由变幅杆来承受的，在加工过程中，变幅杆由于刚性不足，会使自身变形，使超声波振动的输出效果受到影响，从而影响超声波加工质量。
发明内容
本发明针对现有超声波加工刀头存在的不足，提供一种结构简单、应用范围广且加工效果好的超声波加工刀头。本发明的超声波加工刀头，采用以下技术方案
该超声波加工刀头，包括工具座和工具头，工具头为一滚珠，工具座的前端设置有一个能够容纳工具头的球窝，球窝的深度大于工具头的半径且小于工具头的直径，工具头放置在该球窝内并能够自由转动，工具座内设有内孔，球窝与该内孔相通。工具座内的内孔用于容纳超声波金属表面加工装置中的变幅杆，使该变幅杆与刀头能够接触 。工具头可以通过旋压的方法装入球窝，也就是先在工具座的前端加工一个轴向的圆柱状孔，该圆柱状孔的直径能够使工具头装入其内后自由转动，该圆柱状孔的深度略大于工具头的半径，将工具头装入该圆柱状孔内，向内旋压圆柱状孔的外缘，使其成为一个球窝，将工具头包容住。所述球窝的外缘开有能够使球窝涨开的槽，将工具头压入球窝时，这些槽可使球窝变形涨大，保证工具头压入球窝；工具头磨损后，也可以通过外力使球窝涨开，取出工具头进行更换。上述刀头，通过窄槽的变形使滚珠工具头嵌入工具座头部的球窝中，工具头在球窝中能够自由转动。超声波金属表面加工装置上的变幅杆前端与刀头接触，移动工具座使工具头与工件表面(外表面或模具型腔)接触，启动超声波金属表面加工装置，变幅杆对工具头高频振动，使工具头产生振动，对工件表面进行超声波加工。本发明通过巧妙的结构使工具头定位与安装比较简单，工具座体积较小，应用范围增加，可以加工外圆、端面、外圆弧面以及形状复杂的模具型腔等，加工时的作用力是由工具座来承受的，所以输出效果要好得多，避免了加工作用力由变幅杆来承受造成变幅杆变形影响输出效果的现象。
图I是本发明超声波加工刀头的第一个实施例的结构示意图。图2是本发明超声波加工刀头的第二个实施例的结构示意图。图3是第二个实施例中工具座的结构示意图。图4是第二个实施例中工具座前端的立体结构放大示意图。图中1、工具座，2、工具头，3、内孔，4、变幅杆，5、球窝，6、槽。
具体实施例方式实施例I
如图I所示，本实施例的超声波加工刀头，包括工具座I和工具头2，工具头2安装在工具座I的前端，工具头2为一球形的滚珠。工具座I的前端设置有一个能够容纳工具头
2的球窝5，球窝5的深度要大于滚珠工具头2的半径且小于工具头2的直径，这样就保证了工具头2装入球窝5后不会掉出来，又能与工件表面接触。同时又要保证工具头2在该球窝5内能够自由转动但不能晃动。工具座I内设有内孔3，球窝5与该内孔3相通，该内孔3用于容纳超声波金属表面加工装置中的变幅杆4，使该变幅杆4与工具头2能够接触。工具头2可以通过旋压的方法装入球窝5。先在工具座I的前端加工一个轴向的圆柱状孔，该圆柱状孔的直径能够使工具头2装入其内后自由转动，该圆柱状孔的深度略大于工具头2的半径，将工具头2装入该圆柱状孔内，向内旋压圆柱状孔的外缘，使其外缘向内收缩，成为一个球窝，将工具头2包容住。这种方法属于一次性结构，工具头2磨损后如果达不到使用要求了，就需要更换整个刀头。实施例2
如图2所示，本实施例与实施例I的不同在于工具头2装入球窝5的方法不同。如图3和图4所不,本实施例中的工具座I前端的球窝5外缘开有一些轴向的槽6,这些槽可以径向分布。工具头2压入球窝5时，这些槽6使工具座I的前端球窝5处发生变形略微涨开，从而将工具头2顺利安装在球窝5内，并使工具头2能够自由转动。槽6的数量应能够保证球窝5变形涨开(图2和图3中设有4个槽)。当工具头2磨损后，通过外力使球窝5涨开，取出工具头就可以进行更换。工具座I的材料采用弹簧钢或其它弹性金属材料。 应用时，将工具座I安装在超声波金属表面加工装置上，同时超声波金属表面加工装置上变幅杆4的前端面与工具头2接触。使工具头2与工件的外圆面、端面、外圆弧面或形状复杂的模具型腔等接触。启动超声波金属表面加工装置，变幅杆4对工具头2高频振动，使工具头2产生振动，对工件表面进行超声波加工。
权利要求
1.一种超声波加工刀头，包括工具座和工具头，其特征是工具头为一滚珠，工具座的前端设置有一个能够容纳工具头的球窝，球窝的深度大于工具头的半径且小于工具头的直径，工具头放置在该球窝内并能够自由转动，工具座内设有内孔，球窝与该内孔相通。
2.根据权利要求I所述的超声波加工刀头，其特征是所述球窝的外缘开有能够使球窝涨开的槽。
全文摘要
本发明提供了超声波加工刀头，包括工具座和工具头，工具头为一滚珠，工具座的前端设置有一个能够容纳工具头的球窝，球窝的深度大于工具头的半径且小于工具头的直径，工具头放置在该球窝内能够自由转动，工具座内设有内孔，球窝与该内孔相通。工具头可以通过旋压的方法装入球窝，或在球窝的外缘开有能够使球窝涨开的槽，这些槽可使球窝变形涨大，保证工具头压入球窝。本发明通过巧妙的结构使工具头定位与安装比较简单，工具座体积较小，应用范围增加，可以加工外圆、端面、外圆弧面以及形状复杂的模具型腔等，加工时的作用力是由工具座来承受的，所以输出效果要好得多，避免了加工作用力由变幅杆来承受造成变幅杆变形影响输出效果的现象。
文档编号B23P9/00GK102744555SQ20121026575
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者王爱福 申请人:赵显华