带动平衡环的刀盘装置的制作方法

本发明涉及机床加工技术领域，特别涉及一种带动平衡环的刀盘装置。

背景技术

刀柄用于连接机床主轴和刀盘，刀柄的结构能够影响刀柄在工作过程中动态平衡的好坏，从而影响与其连接的刀盘的加工精度。

本申请发明人发现，现有技术提供的刀柄结构中，由于主轴带动刀柄旋转时会出现转动不平衡的现象，如此容易导致刀盘与刀柄连接后，刀盘的径向跳动和端面跳动大，影响加工精度，同时也影响刀柄的使用寿命。

因此，如何提供一种带动平衡环的刀盘装置，能够有效保证刀柄和刀盘在转动过程中保持良好地平衡，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带动平衡环的刀盘装置，以解决现有的刀柄连接刀盘后容易出现转动不平衡而导致加工精度差，以及刀柄使用寿命较短的技术问题。

本发明提供一种带动平衡环的刀盘装置，包括：刀盘、刀柄，以及设置在所述刀柄上的动平衡环；所述动平衡环包括：环体，所述环体具有相对的内侧面和外侧面，所述内侧面用于围成所述环体的中部的安装孔；所述外侧面设置有多个配重孔，且多个所述配重孔沿所述外侧面的圆周方向布设；所述刀柄包括：刀柄主体，所述安装孔套设在所述刀柄主体上；所述刀柄主体临近所述动平衡环的一端设有刀盘安装部，所述刀柄主体的另一端设有与机床连接的安装轴；所述刀盘包括：圆盘状的刀盘部，所述刀盘部的一侧盘面与环形磨削部的第一端固接，所述环形磨削部的第二端为磨削端，所述刀盘部的另一侧盘面设置有刀柄连接部，所述刀柄连接部与所述刀盘安装部装配；所述环形磨削部的磨削面开设有多个排屑槽，多个所述排屑槽均贯穿所述环形磨削部的内外两侧；多个所述排屑槽的两侧槽壁均形成切削面。

实际应用时，所述刀柄主体的内部设有安装腔体，所述安装腔体用于放置超声波换能器，所述超声波换能器能够将电能转换为机械能；所述刀柄主体的外侧设有无线输电装置。

其中，所述超声波换能器包括：变幅杆、以及设置在所述变幅杆上的压电振子和电极片；所述变幅杆的第一端设置有装配法兰，所述变幅杆通过所述装配法兰与所述刀柄主体连接，所述变幅杆的第二端通过螺纹连接的方式与所述刀盘连接；所述压电振子和所述电极片均设置在所述刀柄主体的所述安装腔体内，且所述压电振子和所述电极片间隔设置。

具体地，本发明所述的带动平衡环的刀盘装置还包括：压盖，所述压盖设置在所述装配法兰远离所述压电振子的一侧；所述压盖与所述刀柄主体连接，且所述压盖压紧所述装配法兰。

进一步地，所述无线输电装置包括：依次通过封胶固定连接的接收线圈、接收磁芯和支撑环。

更进一步地，本发明所述的带动平衡环的刀盘装置还包括：调节装置，所述调节装置安装于所述配重孔中；所述调节装置为柱状结构；所述柱状结构具有外螺纹，用于与所述配重孔的内螺纹相配合。

再进一步地，所述刀盘安装部包括：环状托盘，所述环状托盘的中心设有圆形锁柱，且所述环状托盘上设有锁紧孔；所述刀盘通过所述刀柄连接部套设固定在所述圆形锁柱上，并通过所述锁紧孔固定，所述圆形锁柱能够用于对所述刀盘进行定位；所述动平衡环套设在所述刀柄主体上，并通过顶丝与所述环状托盘固定。

实际应用时，所述刀盘的所述排屑槽的槽壁的延伸方向与所述排屑槽的槽深方向形成有夹角。

其中，所述环形磨削部的外径大于所述刀盘部的外径，所述环形磨削部的第一端未被所述刀盘部覆盖的端面形成有测试面；所述测试面与所述环形磨削部的中心轴线垂直，用于测试环形磨削部的端面跳动和圆度跳动。

具体地，所述刀盘部的上缘采用倒角结构；所述环形磨削部的所述磨削端的端面采用弧面。

相对于现有技术，本发明所述的带动平衡环的刀盘装置具有以下优势：

本发明提供的带动平衡环的刀盘装置中，包括：刀盘、刀柄，以及设置在刀柄上的动平衡环；动平衡环包括：环体，环体具有相对的内侧面和外侧面，内侧面用于围成环体的中部的安装孔；外侧面设置有多个配重孔，且多个配重孔沿外侧面的圆周方向布设；刀柄包括：刀柄主体，安装孔套设在刀柄主体上；刀柄主体临近动平衡环的一端设有刀盘安装部，刀柄主体的另一端设有与机床连接的安装轴；刀盘包括：圆盘状的刀盘部，刀盘部的一侧盘面与环形磨削部的第一端固接，环形磨削部的第二端为磨削端，刀盘部的另一侧盘面设置有刀柄连接部，刀柄连接部与刀盘安装部装配；环形磨削部的磨削面开设有多个排屑槽，多个排屑槽均贯穿环形磨削部的内外两侧；多个排屑槽的两侧槽壁均形成切削面。由此分析可知，本发明提供的带动平衡环的刀盘装置中，将动平衡环安装于刀柄上，通过在动平衡环的配重孔中安装物体，以调节刀柄、刀盘和动平衡环形成的整体的重心的空间位置，以使其保持在刀柄的旋转轴线上，从而有利于维持转动过程中的平衡状态，有效保证刀柄和刀盘在转动过程中保持良好地平衡，进而有效提高加工精度；并且，能够减少机械故障的发生，有效延长刀柄的使用寿命。

此外，当环形磨削部的磨削端刚接触待磨面时，由切削刃形成缓冲和粗削，使待磨面被切削刃先行切削的较为平整，然后再由环形切削部的磨削端对待磨面进行打磨；如此设置，能够使磨削的时候更为顺畅，磨削效果好，可缓冲工件的切削碰撞，提高产品加工质量。并且，在切削和磨削过程中，排屑槽一方面起到散热的作用，另一方面起到排出磨削屑的作用，保障研磨质量的同时延长了磨削部的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置的侧视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置的剖面结构示意图。

图中：1－刀盘；11－刀盘部；12－环形磨削部；13－刀柄连接部；14－排屑槽；2－刀柄；21－刀柄主体；22－刀盘安装部；23－安装轴；3－动平衡环；31－环体；32－配重孔；4－超声波换能器；5－无线输电装置；51－接收线圈；52－接收磁芯；53－支撑环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置的立体结构示意图；图2为本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置的爆炸结构示意图；图3为本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置的侧视结构示意图；图4为本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置的剖面结构示意图。

如图1－图4所示，本发明实施例提供一种带动平衡环的刀盘装置，包括：刀盘1、刀柄2，以及设置在刀柄2上的动平衡环3；动平衡环3包括：环体31，环体31具有相对的内侧面和外侧面，内侧面用于围成环体31的中部的安装孔；外侧面设置有多个配重孔32，且多个配重孔32沿外侧面的圆周方向布设；刀柄2包括：刀柄主体21，安装孔套设在刀柄主体21上；刀柄主体21临近动平衡环3的一端设有刀盘安装部22，刀柄主体21的另一端设有与机床连接的安装轴23；刀盘1包括：圆盘状的刀盘部11，刀盘部11的一侧盘面与环形磨削部12的第一端固接，环形磨削部12的第二端为磨削端，刀盘部11的另一侧盘面设置有刀柄连接部13，刀柄连接部13与刀盘安装部22装配；环形磨削部12的磨削面开设有多个排屑槽14，多个排屑槽14均贯穿环形磨削部12的内外两侧；多个排屑槽14的两侧槽壁均形成切削面。

相对于现有技术，本发明实施例所述的带动平衡环的刀盘装置具有以下优势：

本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置中，如图1－图4所示，包括：刀盘1、刀柄2，以及设置在刀柄2上的动平衡环3；动平衡环3包括：环体31，环体31具有相对的内侧面和外侧面，内侧面用于围成环体31的中部的安装孔；外侧面设置有多个配重孔32，且多个配重孔32沿外侧面的圆周方向布设；刀柄2包括：刀柄主体21，安装孔套设在刀柄主体21上；刀柄主体21临近动平衡环3的一端设有刀盘安装部22，刀柄主体21的另一端设有与机床连接的安装轴23；刀盘1包括：圆盘状的刀盘部11，刀盘部11的一侧盘面与环形磨削部12的第一端固接，环形磨削部12的第二端为磨削端，刀盘部11的另一侧盘面设置有刀柄连接部13，刀柄连接部13与刀盘安装部22装配；环形磨削部12的磨削面开设有多个排屑槽14，多个排屑槽14均贯穿环形磨削部12的内外两侧；多个排屑槽14的两侧槽壁均形成切削面。由此分析可知，本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置中，将动平衡环3安装于刀柄2上，通过在动平衡环3的配重孔32中安装物体，以调节刀柄2、刀盘1和动平衡环3形成的整体的重心的空间位置，以使其保持在刀柄2的旋转轴线上，从而有利于维持转动过程中的平衡状态，有效保证刀柄2和刀盘1在转动过程中保持良好地平衡，进而有效提高加工精度；并且，能够减少机械故障的发生，有效延长刀柄的使用寿命。

此外，当环形磨削部12的磨削端刚接触待磨面时，由切削刃形成缓冲和粗削，使待磨面被切削刃先行切削的较为平整，然后再由环形磨削部12的磨削端对待磨面进行打磨；如此设置，能够使磨削的时候更为顺畅，磨削效果好，可缓冲工件的切削碰撞，提高产品加工质量。并且，在切削和磨削过程中，排屑槽14一方面起到散热的作用，另一方面起到排出磨削屑的作用，保障研磨质量的同时延长了磨削部的使用寿命。

实际应用时，如图4所示，上述刀柄主体21的内部设有安装腔体，安装腔体能够用于放置超声波换能器4，超声波换能器4能够将电能转换为高频上下运动的机械能，即，在实际的应用过程中刀盘1不仅做高速旋转运动，而且做高频率上下交替运动，从而达到超密加工，有利于提高加工表面的质量，延长使用寿命；并且，上述刀柄主体21的外侧设有无线输电装置5。

其中，上述超声波换能器4包括：变幅杆、以及设置在该变幅杆上的压电振子和电极片；变幅杆的第一端设置有装配法兰，变幅杆通过装配法兰与刀柄主体21连接，变幅杆的第二端通过螺纹连接的方式与刀盘1连接；压电振子和电极片均设置在刀柄主体21的安装腔体内，且压电振子和电极片间隔设置。并且，装配法兰上可以开设有减震孔，减震孔结构能够干扰超声波传递，使装配法兰的装配面无振动，能够更好地阻隔超声振动的传递，减少能量损失；上述减震孔可以为多个，多个减震孔沿着装配法兰的周向间隔均匀设置，从而干扰超声波传递的效果好，装配法兰的装配面无振动，能够更好地阻隔超声振动的传递，减少能量损失。

具体地，本发明实施例提供的带动平衡环的刀盘装置还可以包括：压盖，该压盖设置在装配法兰远离压电振子的一侧；实际装配时，压盖与刀柄主体21连接，且压盖压紧装配法兰；以及密封胶，设置在压盖与装配法兰之间。

进一步地，如图2所示，上述无线输电装置5可以包括：依次通过封胶固定连接的接收线圈51、接收磁芯52和支撑环53。

更进一步地，本发明实施例所述的带动平衡环的刀盘装置还可以包括：调节装置，该调节装置可以安装于配重孔32中；调节装置可以优选为柱状结构；并且，柱状结构可以具有外螺纹，用于与配重孔32的内螺纹相配合。

再进一步地，上述刀盘安装部可以包括：环状托盘，环状托盘的中心设有圆形锁柱，且环状托盘上设有锁紧孔；刀盘1可以通过刀柄连接部13套设固定在圆形锁柱上，并通过锁紧孔固定，圆形锁柱能够用于对刀盘1进行定位；同时，上述动平衡环3可以套设在刀柄主体21上，并通过顶丝与环状托盘固定。

实际应用时，如图4所示，上述刀盘1的排屑槽14的槽壁的延伸方向与排屑槽14的槽深方向形成有夹角。将排屑槽14倾斜设置，而不是采用竖直的设置，在切削时，切削面与待磨面呈锐角，能够有效减小阻力，更容易切削。

其中，上述环形磨削部12的外径可以大于刀盘部11的外径，环形磨削部12的第一端未被刀盘部11覆盖的端面形成有测试面；并且，该测试面与环形磨削部12的中心轴线垂直，能够用于测试环形磨削部12的端面跳动和圆度跳动。设置有测试面，能够在环形磨削部12磨削转动时，通过分度表等测试仪器在测试面上测试环形磨削部12的端面跳动和圆度跳动，从而方便调节动平衡量。

具体地，上述刀盘部11的上缘可以采用倒角结构，倒角结构不仅能够有效减轻重量、便于转动，而且更加安全、没有较尖锐的边缘；上述环形磨削部12的磨削端的端面可以采用弧面，从而能够有效减小摩擦阻力，更高效的磨削。

本发明实施例再提供一种动平衡环的设计方法：

其中，d表示所述配重孔的孔径，d1表示所述环体的外径，d2表示所述环体的内径，l表示所述环体的轴向长度，w表示所述环体的环宽。

步骤s01、确定环体的外径d1，环体的外径d1等于1.1－1.3倍的刀柄外径；

步骤s02、确定环体的内径d2，环体的内径d2与刀柄外径间隙配合，公差等级为h8或者h10；

步骤s03、确定环体的宽度w＝d1－d2；

步骤s04、确定环体的轴向长度l，环体的轴向长度等于0.10－0.13倍刀柄的轴向长度；

步骤s05、确定配重孔的孔径d，d＝0.5l+0.02d+0.2w+0.1。

本发明实施例再提供一种使用动平衡环调整刀柄/刀盘重心的方法：

所述动平衡环侧面配重孔的数目为24或30或36个；插入配重孔的调节装置有五种规格，重量可以分别为0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g。

以30个配重孔的动平衡环为例，具体调节步骤如下：

步骤s10、将动平衡环套安装于刀柄间隙配合；

步骤s20、将4个0.3g的调节装置安装于配重孔内，每隔90度角安装一个，由于间隙配合，调节装置顶住刀柄还起到将动平衡环固定于刀柄的作用；

步骤s30、使用重心测试仪测试刀柄组件/刀盘组件的重心，令第一次测试测出的偏重位置为第一偏重位置，第一次测出的偏重量为第一偏重量；

步骤s40、根据测出的第一偏重位置处的第一偏重量，若第一偏重位置在步骤s20安装的4个调节装置中的某一个位置，那么拆掉对应在此处的调节装置，使用重心测试仪测试刀柄组件/刀盘组件的重心，令第二次测试测出的偏重量为第二偏重量；根据第二偏重量的大小对应组合安装或者拆卸五种重量规格的调节装置；

步骤s50、根据测出的第一偏重位置处的偏重量，若第一偏重位置不在步骤s20安装的4个调节装置中的任何一个位置，那么根据第一偏重量在第一偏重位置处的对面安装相应规格的调节装置；

步骤s60、重复步骤s40、步骤s50直至刀柄组件/刀盘组件的重心与刀柄轴向重合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。