一种用于高能超声金属处理系统的悬臂式刀头的制作方法

本实用新型属于金属加工领域，具体涉及一种用于高能超声金属处理系统的悬臂式刀头。

背景技术：

高能超声金属处理系统的车床上设有刀架，该刀架上安装有刀具总成，所述刀具总成上安装有刀头，现有的刀头一般为滚珠式刀头(参见授权公告号为CN200946158Y的实用新型专利)，所述滚珠式刀头一般包括圆柱体状的滚珠，连接滚珠的导轴及固定导轴的工具座，所述滚珠式刀头后部连接有超声震动装置，比如高能超声变幅杆等，所述的滚珠式刀头的圆柱体形的滚珠的圆弧面贴于表面有待抛光的金属表面，并随着所述金属表面的转动而转动，所述震动装置带动所述滚珠式刀头震动，所述滚珠式刀头的滚珠通过震动将所述金属表面抛光。

现有的滚珠式刀头包括滚珠及刚性连接于滚珠两端的导轴，所述导轴连接于工具座上的导轴固定孔中并能够相对于所述导轴固定孔旋转，在所述滚珠式刀头加工金属表面时，所述导轴与所述滚珠在被加工金属件的带动下同步转动，这种将所述滚珠式刀头与所述导轴刚性一体化的设计存在如下缺点：

首先，由于所述导轴与所述滚珠式刀头是通过模具一体化铸造出来的，所述导轴与所述滚珠式刀头材料均为硬质合金，由于目前的工具座采用的金属材质较软(碳钢居多)，当所述导轴相对于所述工具座的固定孔长时间旋转并不断磨削所述固定孔时，所述工具座的固定孔与所述导轴之间的接合会出现松动，所述导轴相对与所述固定孔转动的同时会带动所述滚珠一起上下震动，影响加工精度。

其次，要做到所述导轴与所述固定孔可旋转精密连接，对固定孔内壁的光洁度及形位公差要求较高，一般光洁度要求达到Ra值不大于0.4，与孔轴的配合精度要求高达0.03-0.05mm，且所述固定孔的直径尺寸较小，一般＜10mm，这样高要求的小孔加工困难。

最后，由于传统的所述滚珠式刀头的工具座的连接端的两端均连接有刀头固定悬臂，在加工带有台阶的轴类零件时，所述滚珠往往不能够加工到所述台阶面的根部，由于所述连接端一端的刀头固定悬臂的阻挡，实际的滚珠加工到的位置距离所述台阶面的根部(即加工到跟距离)大约有7mm左右。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种用于高能超声金属处理系统的悬臂式刀头。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于高能超声金属处理系统的悬臂式刀头，包括工具座及固定于所述工具座上的刀头，所述刀头包括导轴及穿设于所述导轴的滚珠，其特征在于，所述工具座包括连接端及与所述连接端连接的刀头固定悬臂，所述刀头固定悬臂上开设有第一凹槽，所述第一凹槽的槽壁上设有固定孔，所述固定孔穿设有导轴，所述导轴包括连接为一体的第一圆柱体部件、第二圆柱体部件；所述第二圆柱体部件上套设有可相对所述导轴转动且其一端抵止于所述第一圆柱体部件和所述第一凹槽的侧壁的滚珠，所述滚珠的另一端抵止于所述刀头固定悬臂；所述刀头固定悬臂上开设有与所述固定孔连通的锁紧螺孔，所述锁紧螺孔的中轴线与所述固定孔的中轴线互相垂直，所述锁紧螺孔上设有与之配合的锁紧螺栓。

进一步地，所述第一圆柱体部件的底面直径大于所述第二圆柱体部件的底面直径；所述滚珠为具有第二凹槽的中空圆柱体结构，且所述第二凹槽沿所述滚珠的中轴线开设，所述第二凹槽的直径及高度与所述第二圆柱体部件的直径及高度相同。

进一步地，所述第二圆柱体部件上还串接有圆环状的垫片，所述刀头固定悬臂沿所述固定孔的一侧开设有第三凹槽，且所述第三凹槽与所述固定孔位于同一轴线上，所述垫片的一端抵止于所述滚珠，且所述垫片的另一端的一部分位于所述第三凹槽内。

进一步地，所述垫片的一侧设有小耳，所述第三凹槽贯穿所述刀头固定悬臂的上表面，并在所述刀头固定悬臂的上表面形成槽口，所述小耳从所述槽口内穿出。

进一步地，所述第一圆柱体部件位于所述滚珠的第二凹槽内且所述第一圆柱体部件抵止于所述第二凹槽的底面上。

进一步地，所述刀头固定悬臂在位于所述锁紧螺孔一侧开设有贯穿该刀头固定悬臂的进油口，所述进油口位于所述滚珠的上方。

进一步地，所述锁紧螺孔具有两个，其分别沿所述固定孔的中轴线对称；所述进油口有两个，其分别沿所述固定孔的中轴线对称。

进一步地，所述连接端连接有刀具总成。

进一步地，所述连接端与所述刀具总成之间的连接方式为螺栓连接、法兰连接或螺纹连接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：本实用新型所提供的用于高能超声金属处理系统的悬臂式刀头，其将所述滚珠可旋转固定在所述到导轴上，并通过锁紧螺栓抵止在所述导轴上，当所述滚珠转动时，所述导轴的转动被有效抑制，能够有效降低导轴对刀头固定悬臂上的固定孔的旋转磨损；由于固定孔无需配合导轴旋转，能够降低所述固定孔的加工难度；采用单端悬臂结构设计，能够有效减小所述悬臂式刀头对台阶面的加工到跟距离。

附图说明

图1为本实用新型所述的悬臂式刀头的结构示意图；

图2为本实用新型所述的悬臂式刀头的主视图；

图3为图2中沿B-B方向的剖面示意图；

图4为本实用新型所述的导轴的结构示意图；

图5为本实用新型所述的悬臂式刀头安装在刀具总成上的示意图；

图6为图5中沿A-A方向的剖面示意图；

图7为本实用新型所述的工具座的结构示意图；

其中，1-连接端；11-导轴；12-锁紧螺孔；13-小耳；14-滚珠；15-进油口；16-刀头固定悬臂；17-第一凹槽；18-侧壁；2-垫片；4-第一圆柱体部件；41-第二圆柱体部件；5-刀具总成；6-合金片；61-变幅杆；7-固定孔；71-底壁；72-中空孔；73-槽口；74-第三凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1-4及图7所示，一种用于高能超声金属处理系统的悬臂式刀头，包括工具座及固定于所述工具座上的刀头，所述刀头包括导轴11及穿设于所述导轴11的滚珠14，所述工具座包括连接端1及与所述连接端1连接的刀头固定悬臂16，所述刀头固定悬臂16上开设有第一凹槽17，所述第一凹槽17的槽壁上设有固定孔7，所述固定孔7穿设有导轴11，所述导轴11包括连接为一体的第一圆柱体部件4、第二圆柱体部件41；所述导轴11上的第二圆柱体部件41的一端套设有可相对所述导轴11转动且其一端抵止于所述第一圆柱体部件4和所述第一凹槽17的侧壁18的滚珠14，且所述滚珠14的另一端抵止于所述刀头固定悬臂16；所述刀头固定悬臂16上开设有与所述固定孔7连通的锁紧螺孔12，所述锁紧螺孔12的中轴线与所述固定孔7的中轴线互相垂直，所述锁紧螺孔12 上设有与之配合的锁紧螺栓(未示出)。所述滚珠14为圆环状，其内孔(未示出)为一台阶孔，该台阶孔用于与所述导轴11旋转连接，所述导轴11与所述滚珠14连接的一端表面设有与所述台阶孔内的台阶相配合的法兰(未示出)，该法兰实现所述滚珠14的轴向定位，所述导轴11连接有滚珠14的一端与滚珠14的内孔配合使得滚珠14可以相对于导轴11旋转；所述滚珠14的外表面为一具有特定直径的球面，该球面的一侧与工件接触，另一侧与位于刀具总成5内的变幅杆61前端的合金片6接触，所述变幅杆61连同所述合金片6首先震动，所述滚珠14的球面在该变幅杆61的带动下震动。所述滚珠14通过震动将高能超声能量传递到所述加工工件上，起到工件加工的效果，本实用新型中，所述刀头固定悬臂采用单端悬臂结构设计，即只在所述连接端的一端固定连接有刀头固定悬臂，能够有效减小加工到跟距离。

具体实施时，所述第一圆柱体部件4的底面直径均大于所述第二圆柱体部件41的底面直径；所述滚珠14为具有第二凹槽(未示出)的中空圆柱体结构，且所述第二凹槽沿所述滚珠14的中轴线开设，所述第二凹槽的直径及高度与所述第二圆柱体部件41的直径及高度相同。所述第二圆柱体部件41的高度与所述第二凹槽的高度相同，以防止所述第二圆柱体从所述第二凹槽中突出，导致滚珠14不能够沿台阶面加工到根部。

进一步地，所述第二圆柱体部件41上还串接有圆环状的垫片2，所述垫片2沿其中轴线方向具有一厚度，所述刀头固定悬臂16沿所述固定孔7的一侧开设有第三凹槽74，且所述第三凹槽74与所述固定孔7位于同一轴线上，所述垫片2沿中轴线方向的一端抵止于所述滚珠14，且所述垫片2沿中轴线方向的另一端的一部分位于所述第三凹槽74内。

具体实施时，所述垫片2的一侧设有小耳13，所述第三凹槽74贯穿所述刀头固定悬臂16的上表面并在该上表面形成槽口73，所述小耳13从所述槽口73内穿出。所述垫片2串接于所述第二圆柱体部件41上且通过小耳13固定于所述刀头固定悬臂16上，所述垫片2位于所述滚珠14及所述刀头固定悬臂16之间，起到隔离所述滚珠14与刀头固定悬臂16的效果，当所述滚珠14在被抛光的工件的带动下旋转时，垫片2不会被滚珠14带动旋转且能够消除刀头固定悬臂16对滚珠14转动的阻碍作用，减小滚珠14的转动阻力，防止所述刀头固定悬臂16被所述硬质合金材质的滚珠14旋转磨损。

具体实施时，所述第一圆柱体部件4位于所述滚珠14的第二凹槽内且所述第一圆柱体部件4抵止于所述第二凹槽的底面上。这种结构设计可以确保所述滚珠14在转动时不会从所述导轴11上脱离，以起到将滚珠14定位于导轴11的作用。

具体实施时，所述滚珠14的一端抵止与所述第一圆柱体部件4和所述第一凹槽17的侧壁18，所述滚珠14的另一端抵止于所述垫片2上，所述垫片2的另一端抵止与所述第三凹槽74的底壁71上。所述第一凹槽17的侧壁18、滚珠14、垫片2、第三凹槽74的底壁71、第一圆柱体部件4之间相互抵止连接的目的是防止转动的滚珠14产生轴向窜动，影响工件的加工效果。

具体实施时，所述刀头固定悬臂16在位于所述锁紧螺孔12的一侧开设有贯穿该刀头固定悬臂16的进油口15，所述进油口15位于所述滚珠14的上方，所述进油口15有两个，其分别沿所述固定孔7的中轴线对称。所述进油口15用来安装进油接口，目的是将润滑油喷射到滚珠14及导轴11上，实现对滚珠14及导轴11的润滑作用，降低所述滚珠14与导轴11之间、滚珠14与工件之间的摩擦，同时所述润滑油还具有降低摩擦热的效果。

具体实施时，所述锁紧螺孔12具有两个，其分别沿所述固定孔7的中轴线对称。工作之前，将所述锁紧螺栓12旋入所述锁紧螺孔12中，将所述旋紧螺栓的一端抵止在所述导轴11的第二圆柱体部件41上，以有效阻止所述第二圆柱体部件41在所述滚珠14的带动下转动或在固定孔7内前后移动，从而保证滚珠14对工件的加工效果。同时，由于所述导轴11的材质为与滚珠14相同的硬质合金，所述旋紧螺栓的一端抵止在所述导轴11的第二圆柱体部件41上还能够有效预防导轴11转动对固定孔7带来的磨损，以防止导轴11在磨损的固定孔7内上下震动而影响工件的加工效果。

具体实施时，如图5及图6所示，所述连接端1连接有刀具总成5。所述刀具总成5及连接端1内设有变幅杆61，所述变幅杆61的一端焊接有合金片6，所述变幅杆61的一端及所述合金片6位于所述连接端1内且所述合金片6抵止在所述滚珠14的外圆面上，所述变幅杆61首先震动，所述变幅杆61起到带动所述合金片6及滚珠14共同震动的效果。

具体实施时，所述连接端1与所述刀具总成5之间的连接方式为螺栓连接、法兰连接或螺纹连接。本实施例中，优选所述连接为螺纹连接，所述连接端1内开设有带有螺纹的中空孔72，所述刀具总成5外表面设有与中空孔72相配合的螺纹，所述刀具总成5通过螺纹旋进所述连接端1的中空孔72内，所述中空孔72与第一凹槽17连通，以确保由所述刀具总成5内伸出的变幅杆61的前端的合金片6能够抵止在所述第一凹槽17内的滚珠14上。

具体实施时，由于不要求所述固定孔7配合导轴11、滚珠14同步旋转，可以大大降低对固定孔7加工精度和光洁度的要求，本实用新型在确保工件加工效果的前提下，所述固定孔7与导轴11的配合精度一般为0.1-0.3mm，光洁度Ra值可以达到3.2，相比于之前要求配合所述导轴旋转的固定孔7，本实用新型的固定孔7的机械加工难度降低。

具体实施时，本实用新型的悬臂式刀头用于高能超声金属处理领域，所述悬臂式刀头需要安装在配套的刀具总成5上使用。使用时，装好所述悬臂式刀头的刀具总成5安装在车床的刀架上，滚珠14漏出部分与工件直接接触，并在工件的带动下同步旋转。与所述滚珠14的漏出部分相对的的另一端与所述高能超声变幅杆61接触，将高能超声能量通过滚珠14传递到工件上，使得所述滚珠14本身有一个径向的高频振动。所述悬臂式刀头的工作过程与车床的车削过程类似。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。