一种超声强化加工刀头的制作方法

本实用新型涉及一种超声强化加工刀头，属于超声加工技术领域。

背景技术：

近年来，应用超声波技术对金属表面进行强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强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(刀头)，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。

超声波加工刀具可借助不同的刀头加工不同形状的工件表面，其中，设计出不同结构样式的刀头至关重要，不同结构样式的刀头可以加工不同的工件结构表面。在针对一些难以加工的表面，例如齿轮齿根处，由于相邻齿之间空间较小，传统的强化加工刀头由于结构尺寸及形状的限制很难对齿间部位加工，尤其是齿根部分，往往无法加工到此。因此，有必要设计一种特殊结构的强化加工刀头，以解决目前无法对齿根部位进行有效强化加工的难题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种超声强化加工刀头，该刀头能够对狭小空间内的工件表面进行强化加工，尤其能够很好地对齿根部位进行强化加工。

本实用新型的技术方案如下：

一种超声强化加工刀头，包括工具座和滚轮，所述滚轮位于工具座前端，滚轮与工具座连接，滚轮一侧的工具座前端表面低于滚轮中心轴线。

优选的，所述滚轮通过一贯穿滚轮的阶梯轴与工具座连接，在滚轮一侧阶梯轴低于滚轮中心轴线。

进一步优选的，在滚轮一侧阶梯轴与低于滚轮中心轴线的工具座前端表面平齐。此设计的好处在于，通过阶梯轴固定滚轮，能够保持滚轮作业时的稳定性，同时在滚轮一侧阶梯轴设计成与工具座前端表面平齐的结构，可使滚轮一侧具有更大的作业空间，尤其适应对齿轮齿根等狭小空间部位的作业。

优选的，所述阶梯轴通过限位销与工具座固定连接。此设计的好处在于，该阶梯轴通过限位销，既起到了轴向定位的作用，也起到了圆周方向定位的作用，即该阶梯轴既不会在工具座的阶梯孔轴向窜动，也不会在阶梯孔内旋转。

优选的，所述工具座内设置有容纳变幅杆的空腔。此设计的优势在于，当工具座需要与超声波加工装置连接时，变幅杆能够穿入空腔与滚轮接触，传递超声波能。

优选的，所述滚轮的工作端面呈弧形结构。

优选的，所述滚轮的工作端面两侧分别为平面和斜面。

优选的，所述斜面与平面的夹角为5-45°。

优选的，所述刀头与超声波加工刀具采用螺栓连接、法兰连接或螺纹连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型超声强化加工刀头设计新颖、结构独特，滚轮两侧为不对称结构设计，并使的滚轮一侧具有更大的工作空间，利用该刀头能够对齿根等狭小空间的工件表面进行超声强化加工，解决了传统结构形式的刀头不方便加工齿根等狭小空间工件表面的难题，其作用明显、效果显著，具有较高的经济价值。

附图说明

图1为超声强化加工刀头的立体图；

图2为超声强化加工刀头的主视图；

图3为超声强化加工刀头的剖视图；

图4为超声强化加工刀头的作业状态图；

其中：1、工具座；2、限位销；3、滚轮；4、阶梯轴；5、空腔；6、齿轮。

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，本实施例提供一种超声强化加工刀头，包括工具座1和滚轮3，滚轮3位于工具座1前端，滚轮3与工具座1连接，滚轮3一侧的工具座前端表面低于滚轮中心轴线。工具座1内设置有容纳变幅杆的空腔5，当工具座1需要与超声波加工装置连接时，变幅杆能够穿入空腔5与滚轮3接触，传递超声波能。

刀头还包括阶梯轴4，阶梯轴4贯穿滚轮3与工具座1连接，在滚轮3一侧阶梯轴与低于滚轮中心轴线的工具座前端表面平齐。通过阶梯轴4固定滚轮3，能够保持滚轮3作业时的稳定性，同时滚轮一侧阶梯轴4设计成与工具座前端表面平齐的结构，可使滚轮3一侧具有更高的作业空间，尤其适应对齿轮齿根等狭小空间部位的作业。

阶梯轴4通过限位销2与工具座1固定连接，限位销2设置在阶梯轴4小径端与工具座1的连接处。限位销既起到了轴向定位的作用，也起到了圆周方向定位的作用，即该阶梯轴既不会在工具座的阶梯孔轴向窜动，也不会在阶梯孔内旋转。

滚轮3的工作端面呈弧形结构，滚轮3的工作端面两侧分别为平面和斜面，斜面与平面的夹角为5°。

利用本实施例的刀头对齿轮齿根部位的R弧进行超声强化加工，如图4所示。使用时，刀头与超声波加工刀具采用螺栓连接，首先调整刀头的位置使滚轮的工作端面伸入两齿之间，并使工作端面与齿根部位的R弧相贴合，然后再启动超声波装置，最终使刀头对齿根部位完成超声强化加工。

实施例2：

一种超声强化加工刀头，结构如实施例1所述，其不同之处在于：滚轮3的工作端面两侧分别为平面和斜面，斜面与平面的夹角为45°。

使用时，刀头与超声波加工刀具采用法兰连接。

实施例3：

一种超声强化加工刀头，结构如实施例1所述，其不同之处在于：使用时，刀头与超声波加工刀具采用螺纹连接。