角度可调式超声波加工装置的制作方法

本实用新型涉及超声波加工技术领域，尤其涉及一种角度可调式超声波加工装置。

背景技术：

目前，超声波加工技术在机械加工领域已经比较成熟，广泛应用于金属工件表面加工；其中超声波刀具成为超声波加工的重要组成部分。超声波加工刀具通常安装在超声波加工装置上，通过超声波的振动来对工件表面进行超声波加工，以降低工件表面的粗糙度值，提高工件表面精度。

加工前，将超声波加工装置安装在机床上，并通过机床带动超声波加工刀具靠近并接触在工件表面；加工时，工件旋转，同时机床带动超声波加工刀具沿着工件的轴线移动，来对工件表面进行超声加工；然而由于现有技术中的超声波加工刀具的安装仅具有一个固定位置，超声波加工刀具安装完成后，就无法再改变超声波刀具的位置，此时超声波加工刀具仅能加工一种表面；如果被加工工件表面同时具有两种或更多不同形状的表面时，一般通过调节机床以及更换刀具的方式进行调整，操作复杂，费时费力，工作效率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种操作便捷、省时省力、工作效率高、可以自动调节超声波加工刀具角度的角度可调式超声波加工装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：角度可调式超声波加工装置，包括安装座，所述安装座上固定有气缸体，所述气缸体内滑动安装有活塞，所述活塞的外端固定安装有调节支座，所述调节支座上铰接有超声波加工刀具，所述超声波加工刀具与所述调节支座之间连接有驱动所述超声波加工刀具摆动的角度调节装置。

作为优选的技术方案，所述气缸体内设置有活塞腔，所述活塞滑动安装在所述活塞腔内，所述气缸体内设置有与所述活塞腔连通的刀具动力通道。

作为优选的技术方案，所述活塞的外周面上设置有行程限位导槽，所述气缸体上设置有与所述行程限位导槽对应的限位螺钉安装孔。

作为优选的技术方案，所述气缸体内还设置有限位导孔，所述调节支座的底端设置有沿所述限位导孔滑动的限位导柱。

作为优选的技术方案，所述刀具动力通道设置为油道或气道。

作为优选的技术方案，所述角度调节装置包括转动安装在所述调节支座上的调节蜗杆，所述调节蜗杆的一端连接有调节电机，所述超声波加工刀具的底部固定安装有调节蜗轮，所述调节蜗轮与所述调节蜗杆之间传动配合驱动所述超声波加工刀具左右摆动。

作为优选的技术方案，所述调节蜗轮设置为不完全蜗轮，所述超声波加工刀具与所述调节支座之间的铰接轴线和所述调节蜗轮的旋转轴线重合。

作为优选的技术方案，所述超声波加工刀具包括刀具壳体，所述刀具壳体内安装有刀具换能器，所述刀具换能器的外端安装有刀具变幅杆，所述刀具变幅杆的前端伸出所述刀具壳体外且安装有工具体。

作为优选的技术方案，所述工具体为圆柱超声滚刀或圆轮超声滚刀。

由于采用了上述技术方案，角度可调式超声波加工装置，包括安装座，所述安装座上固定有气缸体，所述气缸体内滑动安装有活塞，所述活塞的外端固定安装有调节支座，所述调节支座上铰接有超声波加工刀具，所述超声波加工刀具与所述调节支座之间连接有驱动所述超声波加工刀具摆动的角度调节装置；本实用新型的有益效果是：加工前，通过所述安装座将本装置安装在机床上，并通过机床带动所述超声波加工刀具靠近工件，使得所述超声波加工刀具接触到待加工工件的表面，加工过程中，所述气缸体使得所述活塞带动所述超声波加工刀具始终接触工件表面并对工件表面进行施压，实现超声加工；由于该待加工工件的表面形状多变，不仅具有圆柱面、弧形曲面，还具有外端面，现有技术对于此种待加工工件，常需要更换不同的加工刀具，且刀具装夹角度也需要调整，使得操作复杂、费时费力；然而在本实用新型中，不再需要更换刀具，即可一次性对圆柱面、弧形表面、外端面进行加工，并且通过所述角度调节装置来调节所述超声波加工刀具的摆动角度，即改变所述超声波加工刀具相对于机床的安装角度，操作便捷，省时省力，工作效率较高。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的结构原理图；

图3是本实用新型实施例角度调节状态一的示意图；

图4是本实用新型实施例角度调节状态二的示意图；

图5是本实用新型实施例角度调节状态三的示意图；

图中：1-安装座；2-气缸体；3-活塞；31-活塞腔；32-刀具动力通道；33-行程限位导槽；34-限位螺钉安装孔；35-限位导柱；4-调节支座；5-超声波加工刀具；51-刀具壳体；52-刀具换能器；53-刀具变幅杆；54-工具体；6-角度调节装置；61-调节蜗杆；62-调节电机；63-调节蜗轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1和图2所示，角度可调式超声波加工装置，包括安装座1，所述安装座1上固定有气缸体2，所述气缸体2内滑动安装有活塞3，所述活塞3的外端固定安装有调节支座4，所述调节支座4上铰接有超声波加工刀具5，所述超声波加工刀具5与所述调节支座4之间连接有驱动所述超声波加工刀具5摆动的角度调节装置6。加工前，通过所述安装座1将本装置安装在机床上，并通过机床带动所述超声波加工刀具5靠近工件，使得所述超声波加工刀具5接触到待加工工件的表面，加工过程中，所述气缸体2使得所述活塞3带动所述超声波加工刀具5始终接触工件表面并对工件表面进行施压，实现超声加工；当加工如3至图5中此种工件时，由于该待加工工件的表面形状多变，不仅具有圆柱面、弧形曲面，还具有外端面，现有技术对于此种待加工工件，常需要更换不同的加工刀具，且刀具装夹角度也需要调整，使得操作复杂、费时费力；然而在本实用新型中，不再需要更换刀具，即可一次性对圆柱面、弧形表面、外端面进行加工，并且通过所述角度调节装置6来调节所述超声波加工刀具5的摆动角度，即改变所述超声波加工刀具5相对于机床的安装角度，操作便捷，省时省力，工作效率较高。

当加工圆柱表面时，此时所述超声波加工刀具5呈垂直状态，与现有技术中刀具的安装状态相同，所述超声波加工刀具5的状态参见图3，所述超声波加工刀具5与圆柱表面径向接触，加工过程中，机床带动所述超声波加工刀具5沿着工件轴线方向运动，同时工件绕着自身轴线旋转，旋转过程中，所述超声波加工刀具5对圆柱表面进行加工；当加工弧形曲面时，通过所述角度调节装置6将所述超声波加工刀具5摆动至如图4中状态，此时所述超声波加工刀具5呈倾斜状态，然后通过调整机床，使得所述超声波加工刀具5与弧形曲面接触，加工过程中，工件绕着自身轴线旋转，同时机床带动所述超声波加工刀具5沿着工件轴线方向运动，同时为了保证所述超声波加工刀具5可以始终接触至弧形曲面，因此所述角度调节装置6根据数控机床编程设定逐渐调节所述超声波加工刀具5的角度，用于保证所述超声波加工刀具5始终与弧形曲面之间接触，以此对弧形曲面进行加工；当加工外端面时，通过所述角度调节装置6将所述超声波加工刀具5摆动至如图5中状态，此时所述超声波加工刀具5呈倾斜状态，然后通过调整机床，使得所述超声波加工刀具5与外端面接触，加工过程中，工件绕着自身轴线旋转，同时机床带动所述超声波加工刀具5朝向工件轴线方向运动，对外端面进行加工；现有技术中，根本无法对圆柱面与外端面进行同时加工，如果加工就必须更换刀具，且还调整刀具与机床之间的安装角度，而本实用新型不需要更换刀具即可一次性对圆柱面、弧形表面、外端面进行加工，且通过所述角度调节装置6即可改变所述超声波加工刀具5相对于机床的安装角度，操作便捷，省时省力，工作效率较高。

所述气缸体2内设置有活塞腔31，所述活塞3滑动安装在所述活塞腔31内，所述气缸体2内设置有与所述活塞腔31连通的刀具动力通道32。所述刀具动力通道32用于通入驱动源，驱动源作为驱动所述活塞3运动的动力装置，即驱动所述超声波加工刀具5接触在工件表面的动力装置。当所述刀具动力通道32内通入驱动源后，所述活塞腔31内的压力增大，即推动所述活塞3沿着所述活塞腔31向外运动，即驱动源提供压力作用在工件表面，使得所述超声波加工刀具5紧贴在工件表面，同时工件表面会对所述超声波加工刀具5有一个反作用力，由工件表面将所述超声波加工刀具5顶回，所述超声波加工刀具5与工件表面之间产生一定预压力；当不再通入驱动源后，所述活塞腔31内的压力降低，工件的反作用力下通过所述超声波加工刀具5传递至所述活塞3上，使得所述活塞3缩回。

所述活塞3的外周面上设置有行程限位导槽33，所述气缸体2上设置有与所述行程限位导槽33对应的限位螺钉安装孔34。所述行程限位导槽33的长度即为所述活塞3在所述活塞腔31内往复运动的行程，所述限位螺钉安装孔34内安装有限位螺钉，将所述活塞3的运动行程限制在所述行程限位导槽内。

所述气缸体2内还设置有限位导孔，所述调节支座4的底端设置有沿所述限位导孔滑动的限位导柱35。所述超声波加工刀具5加工时，工件表面会对所述超声波加工刀具5一个反作用力，并且会将此反作用力传递至所述活塞3上，为了防止所述活塞3发生扭转，因此通过所述限位导柱35在所述限位导孔内滑动，滑动方向与所述活塞3的运动方向相同，用于限制所述调节支座4发生扭转，即不会有扭转力作用到所述活塞3上，即不会对所述活塞3造成损坏。

所述刀具动力通道32设置为油道或气道。当所述刀具动力通道32为油道时，则驱动源为液压油，当所述刀具动力通道32为气道时，则驱动源为气源。

所述角度调节装置6包括转动安装在所述调节支座4上的调节蜗杆61，所述调节蜗杆61的一端连接有调节电机62，所述超声波加工刀具5的底部通过螺钉固定安装有调节蜗轮63，所述调节蜗轮63与所述调节蜗杆61之间传动配合驱动所述超声波加工刀具5左右摆动。所述调节支座4的两端设置有两支架，所述调节蜗杆61的两端分别转动安装在两支架上，所述调节蜗杆61的其中一端伸出支架外与所述调节电机62的动力轴连接，所述调节电机62固定在所述调节支座4的一端外。

所述调节蜗轮63设置为不完全蜗轮，参见图2，所述调节蜗轮63为劣弧状蜗轮，与所述调节蜗轮63啮合的蜗轮齿设置在劣弧部位，弦的部位与所述超声波加工刀具5的底部连接，所述超声波加工刀具5与所述调节支座4之间的铰接轴线和所述调节蜗轮63的旋转轴线重合。当所述调节电机62转动时，会带动所述调节蜗杆61转动，而由于所述调节蜗杆61与所述调节蜗轮63之间啮合传动，因此带动所述调节蜗轮63转动，使得所述超声波加工刀具5绕着所述超声波加工刀具5与所述调节支座4上的铰接点转动，即实现所述超声波加工刀具5的摆动，改变了所述超声波加工刀具5的安装角度。

所述超声波加工刀具5包括刀具壳体51，所述调节蜗轮63固定安装在所述刀具壳体51的底部，所述刀具壳体51内安装有刀具换能器52，所述刀具换能器52的外端安装有刀具变幅杆53，所述刀具变幅杆53的前端伸出所述刀具壳体51外且安装有工具体54。加工时，超声波产生后，通过所述刀具换能器52转化为机械能，通过所述刀具变幅杆53传递至所述工具体54上，所述工具体54受到超声波作用，可以产生高频振动，工件旋转过程中，所述工具体54与工件表面接触，对工件进行超声加工。

所述工具体54为圆柱超声滚刀或圆轮超声滚刀。在本实施例中，所述工具体54为圆轮超声滚刀。当然也可选用圆柱超声滚刀，所述圆柱超声滚刀的加工作用区大于圆轮超声滚刀的加工作用区，使用范围更广。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。