一种超声辅助刨削装置的制作方法

本实用新型涉及机械加工领域的一种超声辅助刨削装置。

背景技术：

超声辅助刨削即为刨削过程中刀具切削刃在进行常规刨削运动的同时存在一个高频往复微小运动。该高频振动的存在使得超声辅助刨削与常规刨削机理存在不同，可降低加工过程中的切削力，降低刀具的磨损,提高加工的质量。

目前超声辅助加工研究较多的为超声辅助车削，铣削，钻削方面，相应的设备研制及专利申请均为上述领域。超声辅助刨削方面研究较少，相应的超声辅助刨削装置方面的专利没有。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种超声辅助刨削装置，其将超声辅助加工技术引入刨削领域，使得刨削过程中切削力下降，改善刀具的工作状况，延长刀具的寿命，同时加工质量得到提高。

实现上述目的的一种技术方案是：一种超声辅助刨削装置，包括径向从内向外依次设置并紧固的进刀系统，内夹具系统和外夹具系统；

所述进刀系统包括轴向依次相接的刀具、变幅杆，以及尾端连接超声发生器，用于将所述超声发生器产生超声频电信号转化为机械振动的换能器；

所述外夹具系统包括与所述进刀系统轴向平行的外夹具本体，所述外夹具本体靠近所述刀具的一端安装径向刚度约束本体，所述刀具垂直贯穿所述径向刚度约束本体，所述刀具与所述径向刚度约束本体之间设有可与所述刀具接触的径向限位装置，所述外夹具本体靠近所述换能器的一端安装横向托板。

进一步的，所述径向限位装置包括沿着所述刀具的径向贯穿所述径向刚度约束本体的径向制动螺栓、与所述径向制动螺栓配合的径向制动螺母，以及位于所述径向制动螺栓和所述刀具之间的钢珠。

进一步的，所述横向托板、所述外夹具本体和所述径向刚度约束本体之间通过与所述进刀系统平行的连接紧固件进行紧固连接。

进一步的，所述横向托板上还设有水平设置的，与所述进刀系统轴向垂直的横向托板手柄。

进一步的，所述横向托板后端面设有用于与牛头刨床的纵向托板连接的四个螺纹孔。

进一步的，所述刀具的后端面与所述变幅杆的前端面之间，所述变幅杆的后端面与所述换能器的前端面之间均通过螺柱同心相接。

进一步的，所述内夹具系统包括位于所述变幅杆和所述换能器径向外侧的内夹具本体，所述变幅杆通过两块内夹具变幅杆端半圆压板以及内夹具变幅杆端紧固螺栓与所述内夹具本体固定，所述换能器通过两块内夹具换能器端半圆压板以及内夹具换能器端紧固螺栓与所述内夹具本体固定。

再进一步的，所述内夹具本体的顶面，通过位于所述内夹具本体顶面径向两侧的可滑动压板及螺栓与所述外夹具本体的顶面紧固。

再进一步的，所述外夹具本体与所述内夹具本体之间通过位于所述外夹具本体外侧面的侧向紧固螺栓压紧固定。

进一步的，所述超声发生器所产生的超声频电信号的频率为40kHz。

采用了本实用新型的一种技术方案是：一种超声辅助刨削装置的技术方案，包括径向从内向外依次设置并紧固的进刀系统，内夹具系统和外夹具系统；所述进刀系统包括轴向依次相接的刀具、所述进刀系统包括轴向依次相接的刀具、变幅杆，以及尾端连接超声发生器，用于将所述超声发生器产生超声频电信号转化为机械振动的换能器；所述外夹具系统包括与所述进刀系统轴向平行的外夹具本体，所述外夹具本体靠近所述刀具的一端安装径向刚度约束本体，所述刀具垂直贯穿所述径向刚度约束本体，所述刀具与所述径向刚度约束本体之间设有可与所述刀具接触的径向限位装置，所述外夹具本体靠近所述换能器的一端安装横向托板。其技术效果是：将超声辅助加工技术引入刨削领域，使得刨削过程中切削力下降，改善刀具的工作状况，延长刀具的寿命，同时加工质量得到提高。

附图说明

图1为本实用新型的一种超声辅助刨削装置的侧视图。

图2为本实用新型的一种超声辅助刨削装置的前视图。

图3为本实用新型的一种超声辅助刨削装置的俯视图。

图4为本实用新型的一种超声辅助刨削装置的安装示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图4，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1至图3,本实用新型的一种超声辅助刨削装置，包括轴向依次相接的刀具1、变幅杆16和换能器18，刀具1的后端面与变幅杆16的前端面之间，变幅杆16的后端面与换能器18的前端面之间均通过短螺柱同心相接，换能器18后端面设有接线口，用于连接超声发生器，即超高频电信号发生器。所述超声发生器产生超声频电信号，经换能器18将该电信号转化为高频机械振动，经由变幅杆16将该机械振动传递至刀具1，形成超声振动的传递路径。刀具1、变幅杆16和换能器18组成进刀系统。变幅杆16和换能器18的外侧设有内夹具本体17，变幅杆16通过两块内夹具变幅杆端半圆压板14以及内夹具变幅杆端紧固螺栓15与内夹具本体17固定。换能器18通过两块内夹具换能器端半圆压板20以及内夹具换能器端紧固螺栓19与内夹具本体17固定。变幅杆16和换能器18呈现圆柱状，可绕轴线自转，实现刀具1不同姿态的安装，方便刀具1上下左右不同方向的超声辅助刨削加工。内夹具本体17、内夹具变幅杆端半圆压板14、内夹具变幅杆端紧固螺栓15、内夹具换能器端半圆压板20和内夹具换能器端紧固螺栓19组成内夹具系统。

本实用新型的一种超声辅助刨削装置，还包括外夹具系统，用以实现与刨床的联接。所述外夹具系统包括外夹具本体3、径向刚度约束本体2和横向托板5。所述内夹具系统和所述进刀系统均安装于外夹具本体3中，外夹具本体3的轴向与所述进刀系统的轴向平行，内夹具本体17的顶面，通过位于内夹具本体17顶面径向两侧的可滑动压板4及螺栓与外夹具本体3的顶面紧固，实现外夹具本体3对于所述进刀系统和所述内夹具系统在竖直方向上的压紧固定。同时可滑动压板4底部设有滑槽，与外夹具本体3顶面的滑轨相嵌，从而使内夹具本体17和所述进刀系统可沿外夹具本体3的轴向滑移，使所述内夹具系统在所述外夹具系统中分离。同时，外夹具本体3侧面设有侧向紧固螺栓8，通过侧向紧固螺栓8的拧紧，实现所述外夹具系统对于所述进刀系统和所述内夹具系统的侧向夹紧固定，及外夹具本体3对内夹具本体17的压紧固定。

同时径向刚度约束本体2安装在外夹具本体3靠近刀具1的一端，刀具1垂直贯穿径向刚度约束本体2，横向托板5安装在外夹具本体3靠近换能器18的一端，横向托板5、外夹具本体3和径向刚度约束本体2通过与所述进刀系统平行的连接紧固件12紧固连接，本实施例中连接紧固件12由长杆螺栓或长杆螺柱，加螺母组成，实现所述外夹具系统的轴向紧固固定。

同时围绕径向刚度约束本体2的外周边上还设有位于刀具1的上下左右，由成对设置的径向制动螺栓9、径向制动螺母10以及钢珠11组成的，可与刀具1接触的径向限位装置。其中径向制动螺栓9沿着刀具1的径向贯穿径向刚度约束本体2，径向制动螺母10在径向刚度约束本体2的外周边上，钢珠11位于径向制动螺栓9和刀具1之间，并通过黄油等润滑剂来润滑。

所述进刀系统中刀具1，变幅杆16与换能器18形成的轴向振动通路与内夹具本体17径向之间设有橡胶圈。当所述进刀系统承受径向作用力时，所述橡胶圈易产生压缩变形，所述进刀系统与所述橡胶圈之间形成空隙，使得刀具1容易产生变形，径向刚度差。本实用新型的一种超声辅助刨削装置通过径向刚度约束本体2配合所述径向限位装置接触刀具1，限制刀具1径向移动，实现所述进刀系统径向刚度的加强。

请参阅图4，横向托板5上还设有水平设置的，与所述进刀系统轴向垂直的横向托板手柄13，带动所述内夹具系统和所述进刀系统横向位移。同时横向托板5的后端面有四个螺纹孔51,与刨床牛头的纵向托板上的四个圆孔对应。因此可通过螺栓将本实用新型的一种超声辅助刨削装置安装于刨床牛头的纵向托板上。横向托板5与外夹具本体3之间还通过固定螺栓6固定，横向托板5的底部设有限制横向托板5横向移动幅度的止动螺栓7。

本实用新型的一种超声辅助刨削装置采用的振动频率为40KHz，属目前可选用的最高频率，频率的提高可降低设备的体积，实现本实用新型的一种超声辅助刨削装置体积小型化。

本实用新型的一种超声辅助刨削装置将超声辅助加工技术引入刨削领域，使得刨削过程中切削力下降，改善刀具的工作状况，延长刀具的寿命，同时加工质量得到提高。

本实用新型的一种超声辅助刨削装置在对普通刨床不进行破坏性改装的情况下，实现与刨床牛头的相互替换，实现一套设备两种加工手段。当无需使用超声辅助刨削的情况下，只需拆除本实用新型的一种超声辅助刨削装置，然后安装上刨床的牛头部分，即可恢复为常规的牛头刨床。

本实用新型的一种超声辅助刨削装置采用了和外夹具系统、内夹具系统以及进刀系统的结合实现超声辅助刨削。进刀系统通过刀具1，变幅杆16，换能器18以轴向端面之间的螺栓连接实现高频振动的发生、传递和加工，将其安装于内夹具本体17上。所述外夹具系统实现了内夹具本体17与刨床的连接，同时所述外夹具系统还带有横向托板5可实现刀具1的横向运动，所述外夹具系统带有径向刚度约束本体2，径向刚度约束本体2上设有可与刀具1接触的径向限位装置，即成对设置的径向制动螺栓9、径向制动螺母10，以及钢珠11来实现对刀具1径向位移的约束。同时，钢珠11可以避免所述径向限位装置中的径向制动螺栓9对于刀具1的刚性接触，降低刀具1受到的接触阻力，实现高频振动的正常传递。

所述外夹具系统安装于刨床的牛头上：将所述刨床纵向托板旋动，向上运动使所述纵向托板露出足够安装长度，使所述纵向托板与所述外夹具系统的横向托板5通过螺栓固定，同时要注意防止上述的螺栓与原刨床的牛头安装孔干涉。这样可实现本实用新型的一种超声辅助刨削装置与刨床牛头的互换，不破坏原设备的功能。

采用本实用新型的一种超声辅助刨削装置，相较于牛头刨削其加工原理产生变化，牛头刨削，在加工过程中属于连续切削，超声辅助刨削属于间断性切削。超声辅助加工可带来切削力的下降，切削温度的降低，改善了刀具工作环境，延长了刀具寿命。本实用新型的一种超声辅助刨削装置中没有抬刀装置，但通过超声减摩作用，实现了退刀过程中刀具1的后刀面摩擦力的降低，适用于加工实际中不允许抬刀的工艺情况，并可实现尖角部位的加工，拓展了刨削加工工艺的范围。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。