一种超声波高能效加工刀盘的制作方法

本实用新型涉及精密加工技术领域，具体而言，涉及一种超声波高能效加工刀盘。

背景技术：

在数控加工技术中，超声加工系统主要设备包括超声波发生器、超声换能器。超声加工利用超声振动，带动工件和工具间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件的被加工部位，使其局部材料被蚀除而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，以及利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。

在超声加工过程中，超声波的高效率传播对加工效率起着关键的作用。其中，加工工具的形状、棱角、安装误差等参数对超声波传播影响巨大。传统的加工工具只有针对超声波发生器、超声换能器和超声变幅杆设计和安装的考量，而对加工工具中的刀柄、刀盘和切削刃等结构的考虑不足，导致在超声加工中能量损耗较大、浪费严重。

所以，如何改进加工工具特别是刀盘的形状和构造，提高超声波的传播效率、改善超声波加工工具的设计工艺是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种超声波高能效加工刀盘，以解决现有技术中的超声波高能效加工刀盘存在影响或干扰超声波传播、设计工艺水平差等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种超声波高能效加工刀盘，包括刀盘本体和磨削环；所述刀盘本体呈圆盘状，其一侧为安装面，另一侧同轴设置所述磨削环；所述安装面与所述刀盘本体的外侧环面之间通过倒圆或者倒角连接。

其中，与垂直、倒角相接的方式，倒圆连接方式利于超声波的准确迅速传播以及利于超声波能量的传播，对超声波能量损耗最小。

在上述技术方案的基础上，进一步，所述刀盘本体沿自身周向均匀设置多个通孔，使所述刀盘本体呈镂空状。

——该技术方案的技术效果在于：镂空状的刀盘本体不仅能够减重，同时利于刀盘的冷却；其中，多个通孔沿刀盘本体周向均匀设置，则整个刀盘的旋转中心和重心重合，利于刀盘加工过程中重心的平稳。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述刀盘本体的中心部位向远离所述磨削环的方向隆起，使冷却液能够沿所述刀盘本体的径向流过所述通孔。

——该技术方案的技术效果在于：设置通孔的目的主要在于冷却液的喷射，当刀盘本体的中心部位向远离磨削环的方向隆起时，冷却液更加容易进入刀盘内部，对磨削环实施更全面的冷却降温。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述磨削环远离所述刀盘本体的端面上设置有多个排屑槽，所述排屑槽贯穿所述磨削环的内环面和外环面。

——该技术方案的技术效果在于：排屑槽的设计目的在于形成切削刃和排屑通道，排屑槽贯穿磨削环的内环面和外环面，切削面更宽，排屑更全面。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，任一所述排屑槽的中心均位于两个相邻所述通孔的对称平面上。

——该技术方案的技术效果在于：排屑槽的两个侧壁形成切削刃，该位置的受力比其他磨削位置的受力更大，将排屑槽设置在两个相邻通孔之间，可利用刀盘本体本身的构造，将切削作用力更直接地传递到刀柄，提高了刀盘的最大载荷。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述排屑槽的槽壁与所述磨削环的工作面之间设置倒圆或者倒角。

——该技术方案的技术效果在于：倒圆或者倒角使排屑槽呈中间窄两侧宽的狭长状，增强了排屑槽的排屑功能；倒圆或者倒角能够防止切削刃周围出现不合理的镀砂高点；设置倒圆或者倒角后，切削刃的刃口得以降低，提高了刀盘使用稳定性，长时间使用后切削刃变形较小。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述刀盘本体还设置有安装孔；所述安装孔与所述刀盘本体同轴。

——该技术方案的技术效果在于：安装孔用于刀盘和刀柄的连接安装，而采用通孔式连接方式，刀盘重量进一步降低，加工更灵活更精细。同时，安装孔能够根据刀柄端尺寸设计，适用性更高。

在上述技术方案的基础上，进一步，所述安装孔为圆锥形孔。

——该技术方案的技术效果在于：与圆柱形通孔相比，圆锥形孔的安装精度更高，连接稳定性更强。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，还包括连接端管；所述连接端管设置于所述刀盘本体远离所述磨削环的表面，所述安装孔贯穿所述连接端管。

——该技术方案的技术效果在于：由于刀盘本体上设置安装孔，而通常刀盘本体厚度不适宜太大，故设置了连接端管，将安装孔主体开设在连接端管，能够保证刀盘整体结构刚性和连接强度；另外，连接端管在刀盘的制作成型过程中可作为定位基准面，提高刀盘的制作精度。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述磨削环远离所述刀盘本体的端面为曲面。

——该技术方案的技术效果在于：曲面进一步提升了超声波的传播效率，并且曲面形状的磨削端面不存在尖锐的边沿和棱角，长时间加工后变形较小，结构稳定性更佳。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的超声波高能效加工刀盘，在刀盘本体的外侧环面与连接刀柄一侧的端面之间设置倒圆或者倒角结构，利于超声波准确迅速传播，提高超声波能量的传播效率和超声波加工的工艺水平。

本实用新型的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本实用新型的具体实践可以了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的超声波高能效加工刀盘的立体图；

图2为本实用新型实施例提供的超声波高能效加工刀盘的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的超声波高能效加工刀盘的俯视图；

图4为图3中A-A向剖视图。

图标：1-刀盘本体；2-磨削环；3-通孔；4-排屑槽；5-安装孔；6-连接端管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

一、现有技术说明：

在数控加工技术中，超声加工系统主要设备包括超声波发生器、超声换能器。超声加工利用超声振动，带动工件和工具间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件的被加工部位，使其局部材料被蚀除而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，以及利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。

在超声加工过程中，超声波的高效率传播对加工效率起着关键的作用。其中，加工工具的形状、棱角、安装误差等参数对超声波传播影响巨大。传统的加工工具只有针对超声波发生器、超声换能器和超声变幅杆设计和安装的考量，而对加工工具中的刀柄、刀盘和切削刃等结构的考虑不足，导致在超声加工中能量损耗较大、浪费严重。

二、本实用新型技术方案概述：

本实施例提供的超声波高能效加工刀盘，包括刀盘本体1和磨削环2；刀盘本体1呈圆盘状，其一侧为安装面，另一侧同轴设置磨削环2；安装面与刀盘本体1的外侧环面之间通过倒圆或者倒角连接。

上述超声波高能效加工刀盘的技术方案，能够较好地解决现有技术中超声波高能效加工刀盘存在影响或干扰超声波传播、设计工艺水平差等问题：在刀盘本体1的外侧环面与连接刀柄一侧的端面之间设置倒圆或者倒角结构，利于超声波的准确迅速传播，提高超声波能量的传播效率和超声波加工的工艺水平。

三、本实用新型技术方案具体实施方式：

针对上述现有技术方案存在的技术问题，下面结合具体的实施方式对本实用新型的技术方案做进一步的解释说明：

本实施例提供了一种超声波高能效加工刀盘，其中：图1为本实用新型实施例提供的超声波高能效加工刀盘的立体图；图2为本实用新型实施例提供的超声波高能效加工刀盘的主视图；图3为本实用新型实施例提供的超声波高能效加工刀盘的俯视图；图4为图3中A-A向剖视图。如图1～4所示，超声波高能效加工刀盘包括刀盘本体1和磨削环2；刀盘本体1呈圆盘状，其一侧为安装面，另一侧同轴设置磨削环2；安装面与刀盘本体1的外侧环面之间通过倒圆或者倒角连接。

其中，与垂直、倒角相接的方式，倒圆连接方式对超声波能量损耗最小，利于超声波能量的传播。

在上述实施例的基础上，如图1～4所示，进一步地，刀盘本体1沿自身周向均匀设置多个通孔3，使刀盘本体1呈镂空状。在该结构的超声波高能效加工刀盘中，镂空状的刀盘本体1不仅能够减重，同时利于刀盘的冷却；其中，多个通孔3沿刀盘本体1周向均匀设置，则整个刀盘的旋转中心和重心重合，利于刀盘加工过程中重心的平稳。

需要说明的是，根据实际加工需要，该通孔3的形状可设置为三角形、菱形、椭圆形或者其他多边形。

在上述实施例的基础上，如图1、2、4所示，进一步地，刀盘本体1的中心部位向远离磨削环2的方向隆起，使冷却液能够沿刀盘本体1径向流过通孔3。在该结构的超声波高能效加工刀盘中，设置通孔3的目的主要在于冷却液的喷射，当刀盘本体1的中心部位向远离磨削环2的方向隆起时，冷却液更加容易进入刀盘内部，对磨削环2实施更全面的冷却降温。

在上述实施例的基础上，如图1～4所示，进一步地，磨削环2远离刀盘本体1的端面上设置有多个排屑槽4，排屑槽4贯穿磨削环2的内环面和外环面。在该结构的超声波高能效加工刀盘中，排屑槽4的设计目的在于形成切削刃和排屑通道，排屑槽4贯穿磨削环2的内环面和外环面，切削面更宽，排屑更全面。同样地，多个排屑槽4沿磨削环2周向均匀设置。

在上述实施例的基础上，如图1、3所示，进一步地，任一排屑槽4的中心均位于两个相邻通孔3的对称平面上。在该结构的超声波高能效加工刀盘中，排屑槽4两个侧壁形成切削刃，该位置的受力比其他磨削位置的受力更大，将排屑槽4设置在两个相邻通孔3之间，可利用刀盘本体1本身的构造，将切削作用力更直接地传递到刀柄，提高了刀盘的最大载荷。

在上述实施例的基础上，如图1～4所示，进一步地，排屑槽4的槽壁与磨削环2的工作面之间设置倒圆或者倒角。在该结构的超声波高能效加工刀盘中，倒圆或者倒角使排屑槽4呈中间窄两侧宽的狭长状，增强了排屑槽4的排屑功能；倒圆或者倒角能够防止切削刃周围出现不合理的镀砂高点；设置倒圆或者倒角后，切削刃的刃口得以降低，提高了刀盘使用稳定性，长时间使用后切削刃变形较小。

在上述实施例的基础上，如图1、3、4所示，进一步地，刀盘本体1还设置有安装孔5；安装孔5与刀盘本体1同轴。在该结构的超声波高能效加工刀盘中，安装孔5用于刀盘和刀柄的连接安装，而采用通孔3式连接方式，刀盘重量进一步降低，加工更灵活更精细。同时，安装孔5能够根据刀柄端尺寸设计，适用性更高。

在上述实施例的基础上，如图4所示，进一步地，安装孔5为圆锥形孔。与圆柱形通孔3相比，圆锥形孔的安装精度更高，连接稳定性更强。

在上述实施例的基础上，如图2、4所示，进一步地，还包括连接端管6；连接端管6设置于刀盘本体1远离磨削环2的表面，安装孔5贯穿连接端管6。在该结构的超声波高能效加工刀盘中，由于刀盘本体1上设置安装孔5，而通常刀盘本体1的厚度不适宜太大，故设置了连接端管6，将安装孔5主体开设在连接端管6，能够保证刀盘整体的结构刚性和连接强度；另外，连接端管6在刀盘的制作成型过程中可作为定位基准面，提高刀盘的制作精度。

在上述实施例的基础上，如图1～4所示，进一步地，磨削环2远离刀盘本体1的端面为曲面。在该结构的超声波高能效加工刀盘中，曲面进一步提升了超声波的传播效率，并且曲面形状的磨削端面不存在尖锐的边沿和棱角，长时间加工后变形较小，结构稳定性更佳。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管上述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。另外，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。