一种超声波金属表面加工刀具及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声波金属表面加工刀具及其使用方法，属于超声波加工技术领域。
【背景技术】
[0002]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。对金属表面的超声波加工是通过超声波刀具完成的，不同的超声波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。超声波加工过程中超声波刀具与工件表面紧密接触，需要对工件施加一定的压力。
[0003]现有的超声波加工刀具在加工金属表面时，往往只能针对金属的特定表面进行施加一定的压力，这是因为现有的超声波加工刀具一般只对刀具头施加特定方向的预压力，刀具头中的工具头在与工件表面接触时，造成了工具头只能加工与预压力方向垂直的工件表面，无法使工具头加工其他工件表面。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种超声波金属表面加工刀具。
[0005]本发明还提供上述一种超声波金属表面加工刀具的使用方法。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种超声波金属表面加工刀具，包括固定套、滑套、变幅杆和换能器，滑套设置在固定套内，滑套与固定套通过支点销连接，变幅杆和换能器设置在滑套中，换能器连接在变幅杆的后端，变幅杆前部伸出滑套，固定套后部设置有作用在滑套上的多个弹力机构。
[0008]优选的，所述多个弹力机构分布在固定套后部不同位置上。
[0009]优选的，所述弹力机构包括弹力机构A和弹力机构B，在固定套的后部设置作用在滑套轴向上的弹力机构A和径向上的弹力机构B。此设计的好处在于，通过在固定套后部设置不同位置的两个弹力机构，将弹簧力通过支点作用到刀具前端工具头上，使工具头产生不同方向的力，在加工工件时能够作用于工件不同的表面。
[0010]优选的，所述固定套上设置有腰圆孔，所述支点销的一端置于腰圆孔内。
[0011]优选的，所述弹力机构A包括支撑块、弹簧和弹力调节杆，弹簧及支撑块设置在固定套内且弹簧位于支撑块与固定套之间，弹力调节杆依次贯穿固定套、弹簧及支撑块后其一端顶在滑套上。
[0012]优选的，所述弹力机构B包括支撑块、弹簧、弹力调节杆、压板和调节螺钉，弹簧设置在支撑块与压板之间，弹簧及支撑块位于固定套内，压板固定在固定套上，弹力调节杆连接在支撑块上，弹力调节杆的一端顶在滑套上，另一端穿过弹簧并伸出压板；调节螺钉连接在固定套上并顶在滑套上与弹簧相对的一侧。
[0013]优选的，所述滑套的前端通过压盖固定安装有锥套，锥套的前端安装有工具头。
[0014]优选的，所述变幅杆与滑套之间设置有支撑垫。
[0015]优选的，所述固定套与滑套的两侧面还设置有导向板。此设计的好处在于，增加设置的导向板可用于限制滑套在固定套内的轴向自由度，防止滑套与固定套接触。
[0016]—种超声波金属表面加工刀具的使用方法，包括以下步骤，
[0017](I)作业前，通过调整弹力调节杆，使工具头施加在待加工工件表面的法向力符合预设要求；
[0018](2)将加工刀具安装在机床的主轴或刀架上，使工具头与待加工工件表面相接触；
[0019](3)启动超声加工装置，对待加工工件表面进行超声波加工。
[0020]本发明的有益效果在于:
[0021]本发明通过设置在固定套后部的轴向弹力机构和径向弹力机构，使用时，调节不同的弹力机构作用在滑套上的预压力，后续工具头可以对工件表面施加不同方向的法向力，在加工产品的不同部位时分别起作用，相比一般的加工刀具，在加工复杂工件时，无需频繁更换刀具，其应用范围更广，效果更好。
【附图说明】
[0022]图1为本发明加工刀具的主视图；
[0023]图2为本发明加工刀具的俯视图；
[0024]图3为图1中A-A的剖视图；
[0025]其中:1、固定套；2、弹簧；3、弹簧；4、弹力调节杆；5、滑套；6、腰圆孔；7、支点销；8、导向板；9、锥套；10、工具头。
【具体实施方式】
[0026]下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0027]实施例1:
[0028]本实施例提供一种超声波金属表面加工刀具，如图1至图3所示，包括固定套1、滑套5、变幅杆和换能器，滑套5设置在固定套I内，滑套5与固定套I通过支点销7连接，固定套I上设置有腰圆孔6，支点销7的一端置于腰圆孔6内。滑套5的后端设有一凸起，该凸起伸出固定套1，固定套后部设置有作用在该凸起轴向上的弹力机构A和径向上的弹力机构B。
[0029]其中，弹力机构A包括支撑块、弹簧3和弹力调节杆4，弹簧3设置在支撑块与固定套之间，弹簧及支撑块设置在固定套内，弹力调节杆连接在支撑块上，弹力调节杆依次贯穿固定套、弹簧及支撑块后其一端顶在滑套5上，另一端穿过弹簧3并伸出固定套；弹力机构B包括支撑块、弹簧2、弹力调节杆4、压板和调节螺钉，弹簧2设置在支撑块与压板之间，弹簧及支撑块位于固定套内，压板固定在固定套上，弹力调节杆连接在支撑块上，弹力调节杆的一端顶在滑套上，另一端穿过弹簧并伸出压板；调节螺钉连接在固定套上并顶在滑套上与弹簧相对的一侧。
[0030]变幅杆和换能器设置在滑套5中，换能器连接在变幅杆的后端，变幅杆前部伸出滑套，变幅杆与滑套之间设置有支撑垫，滑套的前端通过压盖固定安装有锥套9，锥套9的前端安装有工具头10。变幅杆与刀具头中的工具头10接触，将换能器的超声波能传递给变幅杆转化为机械能后带动工具头作业。
[0031 ] 使用时，弹力机构A产生轴向的预压力，腰圆孔在固定支点销的同时，对轴向的预压力进行导向，另外在作业时，滑套带动支点销在腰圆孔内产生位移；弹力机构B产生径向的预压力，通过支点销将加工时的径向预压力传递给工具头，工具头作用在工件表面进行超声波加工。
[0032]本实施例中弹力机构采用弹簧结构进行调节，同时也可以采用气动结构或液压结构进行驱动调节，并不局限于弹簧结构，只要能够起到调节工具头预压力的效果即可。
[0033]实施例2:
[0034]如图3所不，本实施例提供一种超声波金属表面加工刀具，结构如实施例1所述，其不同之处在于:固定套与滑套的两侧面还设置有导向板8。增加设置的导向板8可用于限制滑套在固定套内的轴向自由度，防止滑套与固定套接触。
[0035]实施例3:
[0036]—种超声波金属表面加工刀具的使用方法，利用该加工刀具对盲孔进行内表面加工，包括以下步骤，
[0037](I)通过调整弹力机构A中的弹力调节杆4及调整弹力机构B中的弹力调节杆，调节弹簧的预压力，使工具头10施加在盲孔内侧壁及孔底上的法向力符合预设要求；
[0038](2)将加工刀具安装在超声波机床的主轴或刀架上后，工具头10伸入盲孔内并使工具头与盲孔内侧壁接触；
[0039](3)启动超声波机床，变幅杆在换能器的作用下产生高频振动，变幅杆的前端带动工具头10对盲孔内侧壁表面进行超声波加工；
[0040](4)待盲孔内侧壁加工完成后，调整工具头使工具头10与盲孔的孔底接触；
[0041](5)再次启动超声波机床，变幅杆在换能器的作用下产生高频振动，变幅杆的前端带动工具头10对盲孔孔底进行超声波加工；
[0042]使用该加工刀具进行加工时，在无需更换刀具的情况下，即可用本发明加工刀具完成轴类零件的外圆面、轴台阶端面、轴内R弧、外R弧的加工，还可用于加工内孔类的内圆柱面、孔底平面(台阶)等，从而提高了加工效率。
【主权项】
1.一种超声波金属表面加工刀具，其特征在于，包括固定套、滑套、变幅杆和换能器，滑套设置在固定套内，滑套与固定套通过支点销连接，变幅杆和换能器设置在滑套中，换能器连接在变幅杆的后端，变幅杆前部伸出滑套，固定套后部设置有作用在滑套上的多个弹力机构。2.如权利要求1所述的超声波金属表面加工刀具，其特征在于，所述多个弹力机构分布在固定套后部不同位置上。3.如权利要求1所述的超声波金属表面加工刀具，其特征在于，所述弹力机构包括弹力机构A和弹力机构B，在固定套的后部设置作用在滑套轴向上的弹力机构A和径向上的弹力机构B。4.如权利要求1所述的超声波金属表面加工刀具，其特征在于，所述固定套上设置有腰圆孔，所述支点销的一端置于腰圆孔内。5.如权利要求3所述的超声波金属表面加工刀具，其特征在于，所述弹力机构A包括支撑块、弹簧和弹力调节杆，弹簧及支撑块设置在固定套内且弹簧位于支撑块与固定套之间，弹力调节杆依次贯穿固定套、弹簧及支撑块后其一端顶在滑套上。6.如权利要求3所述的超声波金属表面加工刀具，其特征在于，所述弹力机构B包括支撑块、弹簧、弹力调节杆、压板和调节螺钉，弹簧设置在支撑块与压板之间，弹簧及支撑块位于固定套内，压板固定在固定套上，弹力调节杆连接在支撑块上，弹力调节杆的一端顶在滑套上，另一端穿过弹簧并伸出压板；调节螺钉连接在固定套上并顶在滑套上与弹簧相对的一侧。7.如权利要求1所述的超声波金属表面加工刀具，其特征在于，所述滑套的前端通过压盖固定安装有锥套，锥套的前端安装有工具头。8.如权利要求1所述的超声波金属表面加工刀具，其特征在于，所述变幅杆与滑套之间设置有支撑垫。9.如权利要求1所述的超声波金属表面加工刀具，其特征在于，所述固定套与滑套的两侧面还设置有导向板。10.一种如权利要求1-9任一项所述的超声波金属表面加工刀具的使用方法，包括以下步骤， (1)作业前，通过调整弹力调节杆，使工具头施加在待加工工件表面的法向力符合预设要求； (2)将加工刀具安装在机床的主轴或刀架上，使工具头与待加工工件表面相接触； (3)启动超声加工装置，对待加工工件表面进行超声波加工。
【专利摘要】本发明涉及一种超声波金属表面加工刀具及其使用方法，包括固定套、滑套、变幅杆和换能器，滑套设置在固定套内，滑套与固定套通过支点销连接，变幅杆和换能器设置在滑套中，换能器连接在变幅杆的后端，变幅杆前部伸出滑套，固定套后部设置有作用在滑套轴向上的弹力机构A和径向上的弹力机构B。本发明通过设置在固定套后部的轴向弹力机构和径向弹力机构，使工具头可以对工件表面施加不同方向的法向力，在加工产品的不同部位时分别起作用，相比一般的加工刀具，在加工复杂工件时，无需频繁更换工具头，其应用范围更广，效果更好。
【IPC分类】B23P9/04
【公开号】CN105195976
【申请号】CN201510707289
【发明人】柏士增, 刘秀娟, 赵志明, 谢祥科
【申请人】山东华云机电科技有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月27日