一种小孔超声波加工刀具的制作方法

本实用新型涉及一种小孔超声波加工刀具，属于金属表面纳米加工技术领域。

背景技术：

近年来，应用超声波技术对金属表面进行纳米化加工或消除金属工件表面的残余应力在不断发展，对金属表面进行超声波加工能够获得低粗糙度值和高加工精度，并且具有效率高、成本低、无污染的特点；对金属工件表面进行残余应力消除，能够有效提升金属工件的整体性能。现在利用超声波技术进行纳米化加工或消除残余应力的设备主要有超声波加工刀具及应力消除设备，超声波加工刀具及应力消除设备的主要组成部分包括换能器、变幅杆和刀具头，其中不同的超声波加工刀具可以加工不同形状的表面，超声波刀具可以直接安装在相应机床的主轴或刀架上，或者是安装在超声波加工装置上，在机床超声波加工装置的带动下完成对金属工件表面的超声波加工或应力消除。

然而，现有的超声波加工刀具在加工一些狭小空间部位的表面时，尤其是在加工一些直径较小的内孔时，由于受现有超声波加工刀具的结构设计而无能为力，具体地讲，无法使超声波加工刀具的工作端伸入到狭小的空间部位进行作业。因此，有必要设计一种能够针对小孔(内径小于等于φ12)内表面进行加工的超声波刀具。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种小孔超声波加工刀具，本实用新型超声波刀具的前端结构尺寸相比传统超声波刀具更小，能够伸入小孔内部对小孔内表面进行超声波加工。

本实用新型的技术方案如下：

一种小孔超声波加工刀具，包括换能器、变幅杆和滚珠，所述变幅杆的尾端与换能器连接，所述变幅杆的前端呈弯曲结构且变幅杆的头部设置有容纳滚珠的球窝，所述滚珠设置在球窝内。

优选的，所述滚珠嵌入式设置在球窝内。

优选的，所述球窝内设置有通油槽，所述变幅杆上设置有导流槽，导流槽与通油槽连通。此设计的好处在于，导流槽与通油槽连通，导流槽的作用是将从刀具出来的油能够通过该槽进入滚珠所在的球窝内，从而对滚珠进行润滑。

优选的，所述变幅杆的前端弯曲角度为0-90°。

进一步优选的，所述变幅杆的前端弯曲角度为45°。

优选的，所述滚珠的外形呈球形。

优选的，所述球窝的外缘开有能使球窝涨开的槽。

本实用新型小孔超声波加工刀具的具体使用过程如下：

将该小孔超声波加工刀具安装在机床主轴上或超声波加工装置上，将变幅杆的前端伸入小孔内并使滚珠与小孔内表面接触，调整滚珠与待加工表面的压力，然后启动换能器，变幅杆带动滚珠对小孔内表面进行超声波加工，作业过程中，从刀具出来的油能够通过导流槽、通油槽进入滚珠所在的球窝，从而对转动的滚珠进行润滑。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型小孔超声波刀具，相比普通变幅杆的输出端与其轴线呈垂直状态而无法对较小的内孔表面进行纳米化加工的问题，本实用新型小孔超声波刀具的变幅杆改变了传统变幅杆前端的结构设计，在变幅杆的头部直接嵌入滚珠，使得改进后的变幅杆能够直接充当刀头对小孔进行超声纳米化加工。

2.本实用新型的变幅杆实现了制作成弯曲状态仍能在输出端获得理想的输出振幅，在对小孔内表面加工时能够保持良好的加工效果。

3.本实用新型的变幅杆可以对内径小于等于φ12的零件内孔进行表面处理，解决了传统超声波刀具无法加工较小内孔的问题，其作用明显、效果显著。

附图说明

图1为本实用新型小孔超声波加工刀具的结构示意图；

图2为图1中L-L方向的截面图；

图3为图1中K部分的放大图；

图4为图3中M-M方向的截面图；

其中：1、导流槽；2、变幅杆；3、滚珠；4、换能器；5、通油槽。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1至图4所示，本实施例提供一种小孔超声波加工刀具，包括换能器4、变幅杆2和滚珠3，变幅杆2的尾端与换能器4连接，变幅杆2的前端呈弯曲结构(变幅杆轴线与变幅杆输出端轴线呈一定角度)且变幅杆的头部设置有容纳滚珠3的球窝，滚珠3嵌入式设置在球窝内并可在球窝内转动，球窝内设置有通油槽5，通油槽与球窝是连通的。变幅杆2上设置有导流槽1，导流槽1与通油槽5连通。

变幅杆2的前端弯曲角度(图1中A的互补角)为45°。

滚珠3的外形呈球形。球窝的外缘开有能使球窝涨开的槽，这些槽可使球窝变形涨开，保证滚珠压入球窝。

使用时，将该小孔超声波加工刀具安装在机床主轴上或超声波加工装置上，将变幅杆的前端伸入小孔内并使滚珠与小孔内表面接触，调整滚珠与待加工表面的压力，然后启动换能器，变幅杆带动滚珠对小孔内表面进行超声波加工，从刀具出来的油能够通过导流槽、通油槽进入滚珠所在的球窝内，从而对转动的滚珠进行润滑。该超声波加工刀具能够实现加工内径小于等于φ12的零件内孔，且加工效果好。

实施例2：

一种小孔超声波加工刀具，结构如实施例1所述，其不同之处在于：变幅杆2的前端弯曲角度为0°，即变幅杆的前端不发生弯曲，变幅杆为一直杆。

实施例3：

一种小孔超声波加工刀具，结构如实施例1所述，其不同之处在于：变幅杆2的前端弯曲角度为90°。