动平衡刀柄结构、刀盘组件及加工系统的制作方法

本实用新型涉及旋转加工技术领域，特别是涉及一种动平衡刀柄结构、刀盘组件及加工系统。

背景技术：

旋转超声加工技术，是将超声加工与工具旋转组合起来的旋转超声加工模式，其使用范围较广，被广泛运用于对各种部件的加工。超声波刀柄是旋转超声加工技术中的核心部件，其一端连接于机床主轴，另一端连接于刀盘，在机床主轴和刀盘之间起到承接作用，因此其结构能够直接影响刀盘在工作过程中的动态平衡。目前常见的超声波刀柄，受机床主轴带动旋转的过程中，由于机床主轴转动的轴线和超声波的刀柄的重心可能存在偏差，会导致超声波刀柄转动出现径向跳动或端面跳动的情况，进而导致刀盘和刀体运动的不平衡，影响加工精度，同时还增加刀柄的磨损，影响刀柄的使用寿命。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术中的问题，本实用新型提供了一种动平衡刀柄结构、刀盘组件及加工系统，其能够防止刀柄和刀盘在工作中出现转动不平衡的问题，可以提高加工精度，延长使用寿命。

基于此，本实用新型提供了一种动平衡刀柄结构，其包括刀体和设于所述刀体外且用于调节整体重心位置的动平衡装置；所述刀体包括刀本体和设于所述刀本体的第一端的装配接头；

所述动平衡装置安装于所述刀本体的外周壁上，所述刀本体上设有用于限制所述动平衡装置轴向移动的限位部；

所述限位部距所述刀本体的第二端端面的距离H等于或小于所述动平衡装置的厚度L的10倍，所述动平衡装置的厚度L为1～20mm。

作为优选方案，所述限位部距所述刀本体的第二端端面的距离H 等于或小于所述动平衡装置的厚度L的两倍。

作为优选方案，所述动平衡装置的厚度L为2～10mm。

作为优选方案，所述刀本体的外周壁设有定位台阶，形成为所述限位部，所述动平衡装置安装于所述定位台阶上并抵在定位台阶的端面。

作为优选方案，所述动平衡装置包括配重调节件和套设于所述刀本体的外周壁的环体，所述环体与所述定位台阶的端面相抵接；所述环体的外周壁周向开设有多个配重孔，所述配重调节件安装于所述配重孔中。

作为优选方案，所述动平衡装置包括套设于所述刀本体的外周壁的至少两个可相对转动的偏心调节环。

作为优选方案，所述刀本体的外周壁开设有用于限制所述偏心调节环相对于所述刀本体的轴向位置的沟槽，所述沟槽形成为所述限位部。

作为优选方案，所述偏心调节环的外周壁上开设有与所述沟槽位置相对应的至少一个锁定螺丝孔。

作为优选方案，所述刀本体的外周壁套设有两个所述偏心调节环，分别为第一偏心调节环和第二偏心调节环，所述刀本体的外周壁开设有与所述第一偏心调节环位置相对应的第一沟槽以及与所述第二偏心调节环位置相对应的第二沟槽。

作为优选方案，所述偏心调节环包括圆弧形部和与所述圆弧形部相接的偏心部。

作为优选方案，其特征在于，所述刀本体的外周壁上设有用于定位无线传输接收装置的定位凸台。

作为优选方案，所述刀本体的外周壁上设有换刀卡槽；所述换刀卡槽上设有扳手操作部。

为实现相同的目的，本实用新型还提供了一种刀盘组件，包括刀盘和上述技术方案的动平衡刀柄结构。

作为优选方案，所述刀盘组件还包括超声波振动系统，所述超声波振动系统包括变幅杆和设置于所述变幅杆上的压电振子，所述变幅杆连接于所述刀本体。

本实用新型还提供了一种加工系统，其包括机床主轴、刀盘、及连接于所述机床主轴的如上述技术方案中的动平衡刀柄结构。

作为优选方案，所述加工系统还包括超声波发生器、无线传输发射装置及无线传输接收装置，所述无线传输发射装置安装于所述机床主轴上，所述无线传输接收装置安装于所述刀本体上，所述超声波发生器与所述无线传输发射装置电连接。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的动平衡刀柄结构，通过在刀体的第一端设置装配接头，将机床主轴与装配接头连接。在刀体外设置用于调节整体重心位置的动平衡装置，且将平衡装置安装于刀本体的外周壁上，装配好机床主轴、刀柄和刀盘后，可以先使用动平衡仪等装置测量装配体的整体重心位置，如该重心位置偏离了刀柄结构的轴线，则通过调整动平衡装置来调节整体重心位置，将其调整至刀柄和刀盘的轴线上，有利于维持刀柄带动刀盘旋转运动过程中的平衡状态，可以提高加工精度，减少刀柄的磨损，延长使用寿命。而且，限位部距刀本体的第二端端面的距离H等于或小于动平衡装置的厚度L的10倍，且动平衡装置的厚度L为1～20mm，在该范围内的动平衡刀柄结构，更有利于调节整体重心的位置，动平衡调整效果会更好。此外，刀本体上设置有限制动平衡装置轴向移动的限位部，在安装动平衡装置时可以快速实现安装定位，无需反复调整安装位置，操作方便，从而使得稳定性更好，加工精度更高。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种动平衡刀柄结构与超声波振动系统的装配示意图；

图2是图1中A-A向的剖切示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种刀盘组件的结构示意图；

图4是图3中B-B向的局部剖切示意图。

其中，10、刀体；11、刀本体；111、第一沟槽；112、第二沟槽； 113、定位凸台；114、换刀卡槽；115、扳手操作部；116、通气孔； 117、定位台阶；12、装配接头；121、机床主轴装配腔体；13、振动系统装配腔体；20、动平衡装置；21、环体；211、配重孔；22、配重调节件；23、偏心调节环；231、锁定螺丝孔；24、第一偏心调节环；25、第二偏心调节环；30、超声波振动系统；31、变幅杆；32、压电振子；40、无线传输接收装置；50、刀盘；L、动平衡装置的厚度；H、限位部距刀本体的第二端端面的距离。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

请参见图1、图2和图3，示意性地示出了本实用新型的动平衡刀柄结构，其包括刀体10和动平衡装置20，动平衡装置20设于刀体10外且用于调节整体重心位置，刀体10包括刀本体11和装配接头12，装配接头12设于刀本体11的第一端且用于与机床主轴连接，刀本体11设有振动系统装配腔体13，振动系统装配腔体13用于安装超声波振动系统30，动平衡装置20安装于刀本体11的外周壁上，限位部距刀本体11的第二端端面的距离H等于或小于动平衡装置20 的厚度L的10倍，动平衡装置20的厚度L为1～20mm，刀本体11 上设有限位部(例如图2中示出的定位台阶117)，限位部用于限制动平衡装置轴向移动。

基于上述结构的动平衡刀柄结构，过在刀体10的第一端设置用于与机床主轴连接的装配接头12，在本实施例中，将机床主轴与装配接头12连接，将刀盘50连接到刀体10上，实现机床主轴、刀柄和刀盘50的装配。在刀体10外设置用于调节整体重心位置的动平衡装置20，且将平衡装置安装于刀本体11的外周壁上，装配好机床主轴、刀柄和刀盘50后，先使用动平衡仪等装置测量装配体的整体重心位置，如该重心位置偏离了刀柄结构的轴线，则通过调整动平衡装置20来调节整体重心位置，将其调整至刀柄和刀盘50的轴线上，有利于维持刀柄带动刀盘50旋转运动过程中的平衡状态，可以提高加工精度，减少刀柄的磨损，延长使用寿命。而且，限位部距刀本体 11的第二端端面的距离H等于或小于动平衡装置20的厚度L的10 倍，动平衡装置20的厚度L为1～20mm，在该范围内的动平衡刀柄结构，更有利于调节整体重心的位置，动平衡调整效果会更好。刀本体11上设有用于限制动平衡装置轴向移动的限位部，在安装动平衡装置时可以快速实现安装定位，无需反复调整安装位置，操作方便，从而使得稳定性更好，加工精度更高。

优选地，为便于实现生产加工，提高刀柄的旋转精度，限位部距刀本体11的第二端端面的距离H等于或小于动平衡装置20的厚度L 的两倍。进一步地，动平衡装置20的厚度L为2～10mm，厚度在该范围内的动平衡装置20，更便于通过调节动平衡装置20来调节整体重心位置，动平衡调整效果会更好。

示例性地，刀本体11的外周壁设有定位台阶117，该定位台阶 117形成限位部，动平衡装置20安装于定位台阶117上并抵在定位台阶117的端面。具体而言，在本实施例中，动平衡装置20包括环体21和配重调节件22，环体21套设于定位台阶117外，环体21的端面与定位台阶117的端面相抵接，环体21的外周壁周向开设有多个配重孔211，配重调节件22安装于配重孔211中。当需要调整重心位置时，先测量出重心偏离刀柄轴线的方向，然后在相反方向的配重孔211上安装配重调节件22，增加该方向的重量，进而使得装配体的整体重心向轴线靠拢，再次进行测量，重复上述步骤直至装配体的重心保持在刀柄的轴线为止，这样就实现了调节整体重心位置的作用。环体21的内壁和侧端面与定位台阶117相抵接，从而可以快速实现环体21的安装定位，无需反复调整安装位置，操作方便，进而使得稳定性更好，加工精度更高。

可以理解的是，环体21的数量可以为多个环体，动平衡装置20 的厚度L为该多个环体宽度总和。且多个环体21均并列套设在定位台阶117外，限位部距刀本体11的第二端端面的距离H等于或小于多个环体21的厚度总和L的10倍，环体21的数量可根据实际需要，调节整体重心时，通过在多个环体21的配重孔211安装配重调节件 22，便于快速精准实现调节。

优选地，各配重孔211沿环体21的外周壁周向均匀布置，以便于向各个方向调节整体重心位置。具体地，配重调节件22为柱状结构，配重调节件22的外周壁上设置有螺纹，配重孔211为与配重调节件22相匹配的柱状通孔，且配重孔211周壁上设置有与配重调节件22上的螺纹相匹配的螺纹，使得配重调节件22可以通过螺纹连接的方式安装于配重孔211上，便于快速灵活拆装。

实施例二：

请参见图3和图4所示，本实施例中的动平衡刀柄结构与实施例一的区别在于，动平衡装置20包括套设于刀本体11的外周壁的至少两个可相对转动的偏心调节环23。当装配体的整体重心偏离刀柄的轴线时，转动偏心调节环23，改变偏心调节环23的重心位置，从而改变装配体的整体重心位置，持续转动偏心调节环23，直至整体重心位于刀柄的轴线，这种调节方式通过转动偏心调节环23实现，无需另加配重，可以实现自我调节，操作方便快捷，也避免了额外存放多个配重件的麻烦。多个偏心调节环23的配合使用，有利于更精准地向多个方向调节装配体的整体重心位置，提高调整精度。示例性地，刀本体11的外周壁开设有沟槽(参见图4中第一沟槽111和第二沟槽112)，该沟槽形成限位部，用于限制偏心调节环23的轴向移动，沟槽的宽度小于偏心调节环23的厚度，便于通过沟槽限制偏心调节环23的轴向位置。具体地，偏心调节环23的外周壁上开设有与沟槽位置相对应的至少一个锁定螺丝孔231，偏心调节环23转动到位后，使用螺丝穿过螺丝孔，将螺丝拧紧于沟槽内，以限制偏心调节环23 相对于刀本体11的轴向位置，避免偏心调节环23工作中出现晃动导致整体重心偏移，确保装配体的整体重心保持在刀柄的轴线上，保持平衡调节的精准性。需要说明的是，沟槽距刀本体11的第二端端面的距离H等于或小于两个偏心调节环23的厚度的总和L的10倍。

示例性地，刀本体11的外周壁套设有两个偏心调节环23，为便于描述，分别为第一偏心调节环24和第二偏心调节环25，刀本体11 的外周壁开设有与第一偏心调节环24位置相对应的第一沟槽111以及与第二偏心调节环25位置相对应的第二沟槽112。将两个偏心调节环23的位置粗略调整后，调整第一偏心调节环24和第二偏心调节环25的相对角度，使两个偏心调节环23的偏心部形成错位，以精准调节整体重心的位置。

优选地，偏心调节环23包括圆弧形部和与圆弧形部相接的偏心部，偏心部与圆弧形部连接不能使得偏心调节环23构成一个整圆，且偏心部可以由整圆切除后在切除的位置形成，可以是切除一次或多次构成改偏心部，或者在整圆的局部位置设置凸起的部分形成偏心部，以使得偏心调节环23的形状为非圆周形状，形成偏心装配。这样，偏心调节环23安装到刀本体11的外周壁上后，由于偏心调节环 23形成偏心结构，其重心位置不在刀柄的轴线上且是可调整的，转动偏心调节环23的时候，可以不断改变偏心调节环23的重心位置，以便于将装配体的整体重心向刀柄的轴线上调节。

进一步地，刀本体11的外周壁上设有用于定位无线传输接收装置40的定位凸台113，定位凸台113用于安装时对无线传输接收装置40进行定位，以使其能快速安装到位，避免需反复调整位置，便于操作。

优选地，刀本体11的外周壁上设有换刀卡槽114，以便于自动更换刀柄，避免各部件之间相互影响，换刀卡槽114的横截面呈“V”形，便于加工且适用性强，还可用于初步质量检验。换刀卡槽114上设有扳手操作部115，扳手操作部115的数量为两个且对称设置于刀本体11的两侧，扳手操作部115配合扳手使用，在拆装刀具时起到固定刀柄的作用。

作为优选的实施方式，装配接头12内开设有机床主轴装配腔体 121，机床主轴装配腔体121用于安装机床主轴的拉杆；优选地，刀本体11的外周壁上开设有与机床主轴装配腔体121连通的通气孔 116，安装过程中拉杆伸入机床主轴装配腔体121内膨胀卡紧，机床主轴装配腔体121内的气体通过通气孔116排出，使得机床主轴装配腔体121内气密性好，刀本体11与机床主轴装配可靠。

本实施例还提供了一种刀盘组件，参见图3和图4所示，其包括刀盘50和上述实施例中的动平衡刀柄结构。具体地，在刀本体11内设置有用于安装刀盘50的振动系统装配腔体13，刀盘组件还包括超声波振动系统30，该超声波振动系统30包括变幅杆31和压电振子 (图中未示出)，压电振子设置于变幅杆31上，变幅杆31连接于刀本体11，以实现超声波振动系统30与刀柄的装配。该刀盘组件配置有本实用新型实施例提供的动平衡刀柄结构，因本实用新型实施例提供的动平衡刀柄结构可以达到上述效果，因而该刀盘组件也具备相应的技术效果，在此不再赘述。

为实现相同的目的，本实施例还提供了一种加工系统，其机床主轴、刀盘、及连接于机床主轴的动平衡刀柄结构。示例性地，加工系统还包括超声波发生器、无线传输发射装置、及无线传输接收装置，无线传输发射装置安装于机床主轴上，无线传输接收装置安装于刀本体上，超声波发生器与无线传输发射装置电连接，无线传输发射装置用于将超声波发生器产生的高频电能信号通过无线传输的方式传递到无线传输接收装置40上。

还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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。

综上所述，本实用新型提供的动平衡刀柄结构、刀柄及加工系统，包括刀体和动平衡装置，通过在刀体外设置用于调节整体重心位置的动平衡装置，能够防止刀柄和刀盘在工作中出现转动不平衡的问题，可以提高加工精度，延长使用寿命，具有较高的推广应用价值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。