本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工領(lǐng)域的一種超聲輔助刨削裝置。

背景技術(shù)：

超聲輔助刨削即為刨削過程中刀具切削刃在進(jìn)行常規(guī)刨削運(yùn)動的同時存在一個高頻往復(fù)微小運(yùn)動。該高頻振動的存在使得超聲輔助刨削與常規(guī)刨削機(jī)理存在不同，可降低加工過程中的切削力，降低刀具的磨損,提高加工的質(zhì)量。

目前超聲輔助加工研究較多的為超聲輔助車削，銑削，鉆削方面，相應(yīng)的設(shè)備研制及專利申請均為上述領(lǐng)域。超聲輔助刨削方面研究較少，相應(yīng)的超聲輔助刨削裝置方面的專利沒有。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超聲輔助刨削裝置，其將超聲輔助加工技術(shù)引入刨削領(lǐng)域，使得刨削過程中切削力下降，改善刀具的工作狀況，延長刀具的壽命，同時加工質(zhì)量得到提高。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種超聲輔助刨削裝置，包括徑向從內(nèi)向外依次設(shè)置并緊固的進(jìn)刀系統(tǒng)，內(nèi)夾具系統(tǒng)和外夾具系統(tǒng)；

所述進(jìn)刀系統(tǒng)包括軸向依次相接的刀具、變幅桿，以及尾端連接超聲發(fā)生器，用于將所述超聲發(fā)生器產(chǎn)生超聲頻電信號轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動的換能器；

所述外夾具系統(tǒng)包括與所述進(jìn)刀系統(tǒng)軸向平行的外夾具本體，所述外夾具本體靠近所述刀具的一端安裝徑向剛度約束本體，所述刀具垂直貫穿所述徑向剛度約束本體，所述刀具與所述徑向剛度約束本體之間設(shè)有可與所述刀具接觸的徑向限位裝置，所述外夾具本體靠近所述換能器的一端安裝橫向托板。

進(jìn)一步的，所述徑向限位裝置包括沿著所述刀具的徑向貫穿所述徑向剛度約束本體的徑向制動螺栓、與所述徑向制動螺栓配合的徑向制動螺母，以及位于所述徑向制動螺栓和所述刀具之間的鋼珠。

進(jìn)一步的，所述橫向托板、所述外夾具本體和所述徑向剛度約束本體之間通過與所述進(jìn)刀系統(tǒng)平行的連接緊固件進(jìn)行緊固連接。

進(jìn)一步的，所述橫向托板上還設(shè)有水平設(shè)置的，與所述進(jìn)刀系統(tǒng)軸向垂直的橫向托板手柄。

進(jìn)一步的，所述橫向托板后端面設(shè)有用于與牛頭刨床的縱向托板連接的四個螺紋孔。

進(jìn)一步的，所述刀具的后端面與所述變幅桿的前端面之間，所述變幅桿的后端面與所述換能器的前端面之間均通過螺柱同心相接。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)夾具系統(tǒng)包括位于所述變幅桿和所述換能器徑向外側(cè)的內(nèi)夾具本體，所述變幅桿通過兩塊內(nèi)夾具變幅桿端半圓壓板以及內(nèi)夾具變幅桿端緊固螺栓與所述內(nèi)夾具本體固定，所述換能器通過兩塊內(nèi)夾具換能器端半圓壓板以及內(nèi)夾具換能器端緊固螺栓與所述內(nèi)夾具本體固定。

再進(jìn)一步的，所述內(nèi)夾具本體的頂面，通過位于所述內(nèi)夾具本體頂面徑向兩側(cè)的可滑動壓板及螺栓與所述外夾具本體的頂面緊固。

再進(jìn)一步的，所述外夾具本體與所述內(nèi)夾具本體之間通過位于所述外夾具本體外側(cè)面的側(cè)向緊固螺栓壓緊固定。

進(jìn)一步的，所述超聲發(fā)生器所產(chǎn)生的超聲頻電信號的頻率為40kHz。

采用了本實(shí)用新型的一種技術(shù)方案是：一種超聲輔助刨削裝置的技術(shù)方案，包括徑向從內(nèi)向外依次設(shè)置并緊固的進(jìn)刀系統(tǒng)，內(nèi)夾具系統(tǒng)和外夾具系統(tǒng)；所述進(jìn)刀系統(tǒng)包括軸向依次相接的刀具、所述進(jìn)刀系統(tǒng)包括軸向依次相接的刀具、變幅桿，以及尾端連接超聲發(fā)生器，用于將所述超聲發(fā)生器產(chǎn)生超聲頻電信號轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動的換能器；所述外夾具系統(tǒng)包括與所述進(jìn)刀系統(tǒng)軸向平行的外夾具本體，所述外夾具本體靠近所述刀具的一端安裝徑向剛度約束本體，所述刀具垂直貫穿所述徑向剛度約束本體，所述刀具與所述徑向剛度約束本體之間設(shè)有可與所述刀具接觸的徑向限位裝置，所述外夾具本體靠近所述換能器的一端安裝橫向托板。其技術(shù)效果是：將超聲輔助加工技術(shù)引入刨削領(lǐng)域，使得刨削過程中切削力下降，改善刀具的工作狀況，延長刀具的壽命，同時加工質(zhì)量得到提高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置的側(cè)視圖。

圖2為本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置的前視圖。

圖3為本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置的俯視圖。

圖4為本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置的安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

請參閱圖1至圖4，本實(shí)用新型的發(fā)明人為了能更好地對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明：

請參閱圖1至圖3,本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置，包括軸向依次相接的刀具1、變幅桿16和換能器18，刀具1的后端面與變幅桿16的前端面之間，變幅桿16的后端面與換能器18的前端面之間均通過短螺柱同心相接，換能器18后端面設(shè)有接線口，用于連接超聲發(fā)生器，即超高頻電信號發(fā)生器。所述超聲發(fā)生器產(chǎn)生超聲頻電信號，經(jīng)換能器18將該電信號轉(zhuǎn)化為高頻機(jī)械振動，經(jīng)由變幅桿16將該機(jī)械振動傳遞至刀具1，形成超聲振動的傳遞路徑。刀具1、變幅桿16和換能器18組成進(jìn)刀系統(tǒng)。變幅桿16和換能器18的外側(cè)設(shè)有內(nèi)夾具本體17，變幅桿16通過兩塊內(nèi)夾具變幅桿端半圓壓板14以及內(nèi)夾具變幅桿端緊固螺栓15與內(nèi)夾具本體17固定。換能器18通過兩塊內(nèi)夾具換能器端半圓壓板20以及內(nèi)夾具換能器端緊固螺栓19與內(nèi)夾具本體17固定。變幅桿16和換能器18呈現(xiàn)圓柱狀，可繞軸線自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)刀具1不同姿態(tài)的安裝，方便刀具1上下左右不同方向的超聲輔助刨削加工。內(nèi)夾具本體17、內(nèi)夾具變幅桿端半圓壓板14、內(nèi)夾具變幅桿端緊固螺栓15、內(nèi)夾具換能器端半圓壓板20和內(nèi)夾具換能器端緊固螺栓19組成內(nèi)夾具系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置，還包括外夾具系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)與刨床的聯(lián)接。所述外夾具系統(tǒng)包括外夾具本體3、徑向剛度約束本體2和橫向托板5。所述內(nèi)夾具系統(tǒng)和所述進(jìn)刀系統(tǒng)均安裝于外夾具本體3中，外夾具本體3的軸向與所述進(jìn)刀系統(tǒng)的軸向平行，內(nèi)夾具本體17的頂面，通過位于內(nèi)夾具本體17頂面徑向兩側(cè)的可滑動壓板4及螺栓與外夾具本體3的頂面緊固，實(shí)現(xiàn)外夾具本體3對于所述進(jìn)刀系統(tǒng)和所述內(nèi)夾具系統(tǒng)在豎直方向上的壓緊固定。同時可滑動壓板4底部設(shè)有滑槽，與外夾具本體3頂面的滑軌相嵌，從而使內(nèi)夾具本體17和所述進(jìn)刀系統(tǒng)可沿外夾具本體3的軸向滑移，使所述內(nèi)夾具系統(tǒng)在所述外夾具系統(tǒng)中分離。同時，外夾具本體3側(cè)面設(shè)有側(cè)向緊固螺栓8，通過側(cè)向緊固螺栓8的擰緊，實(shí)現(xiàn)所述外夾具系統(tǒng)對于所述進(jìn)刀系統(tǒng)和所述內(nèi)夾具系統(tǒng)的側(cè)向夾緊固定，及外夾具本體3對內(nèi)夾具本體17的壓緊固定。

同時徑向剛度約束本體2安裝在外夾具本體3靠近刀具1的一端，刀具1垂直貫穿徑向剛度約束本體2，橫向托板5安裝在外夾具本體3靠近換能器18的一端，橫向托板5、外夾具本體3和徑向剛度約束本體2通過與所述進(jìn)刀系統(tǒng)平行的連接緊固件12緊固連接，本實(shí)施例中連接緊固件12由長桿螺栓或長桿螺柱，加螺母組成，實(shí)現(xiàn)所述外夾具系統(tǒng)的軸向緊固固定。

同時圍繞徑向剛度約束本體2的外周邊上還設(shè)有位于刀具1的上下左右，由成對設(shè)置的徑向制動螺栓9、徑向制動螺母10以及鋼珠11組成的，可與刀具1接觸的徑向限位裝置。其中徑向制動螺栓9沿著刀具1的徑向貫穿徑向剛度約束本體2，徑向制動螺母10在徑向剛度約束本體2的外周邊上，鋼珠11位于徑向制動螺栓9和刀具1之間，并通過黃油等潤滑劑來潤滑。

所述進(jìn)刀系統(tǒng)中刀具1，變幅桿16與換能器18形成的軸向振動通路與內(nèi)夾具本體17徑向之間設(shè)有橡膠圈。當(dāng)所述進(jìn)刀系統(tǒng)承受徑向作用力時，所述橡膠圈易產(chǎn)生壓縮變形，所述進(jìn)刀系統(tǒng)與所述橡膠圈之間形成空隙，使得刀具1容易產(chǎn)生變形，徑向剛度差。本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置通過徑向剛度約束本體2配合所述徑向限位裝置接觸刀具1，限制刀具1徑向移動，實(shí)現(xiàn)所述進(jìn)刀系統(tǒng)徑向剛度的加強(qiáng)。

請參閱圖4，橫向托板5上還設(shè)有水平設(shè)置的，與所述進(jìn)刀系統(tǒng)軸向垂直的橫向托板手柄13，帶動所述內(nèi)夾具系統(tǒng)和所述進(jìn)刀系統(tǒng)橫向位移。同時橫向托板5的后端面有四個螺紋孔51,與刨床牛頭的縱向托板上的四個圓孔對應(yīng)。因此可通過螺栓將本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置安裝于刨床牛頭的縱向托板上。橫向托板5與外夾具本體3之間還通過固定螺栓6固定，橫向托板5的底部設(shè)有限制橫向托板5橫向移動幅度的止動螺栓7。

本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置采用的振動頻率為40KHz，屬目前可選用的最高頻率，頻率的提高可降低設(shè)備的體積，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置體積小型化。

本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置將超聲輔助加工技術(shù)引入刨削領(lǐng)域，使得刨削過程中切削力下降，改善刀具的工作狀況，延長刀具的壽命，同時加工質(zhì)量得到提高。

本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置在對普通刨床不進(jìn)行破壞性改裝的情況下，實(shí)現(xiàn)與刨床牛頭的相互替換，實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備兩種加工手段。當(dāng)無需使用超聲輔助刨削的情況下，只需拆除本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置，然后安裝上刨床的牛頭部分，即可恢復(fù)為常規(guī)的牛頭刨床。

本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置采用了和外夾具系統(tǒng)、內(nèi)夾具系統(tǒng)以及進(jìn)刀系統(tǒng)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)超聲輔助刨削。進(jìn)刀系統(tǒng)通過刀具1，變幅桿16，換能器18以軸向端面之間的螺栓連接實(shí)現(xiàn)高頻振動的發(fā)生、傳遞和加工，將其安裝于內(nèi)夾具本體17上。所述外夾具系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)夾具本體17與刨床的連接，同時所述外夾具系統(tǒng)還帶有橫向托板5可實(shí)現(xiàn)刀具1的橫向運(yùn)動，所述外夾具系統(tǒng)帶有徑向剛度約束本體2，徑向剛度約束本體2上設(shè)有可與刀具1接觸的徑向限位裝置，即成對設(shè)置的徑向制動螺栓9、徑向制動螺母10，以及鋼珠11來實(shí)現(xiàn)對刀具1徑向位移的約束。同時，鋼珠11可以避免所述徑向限位裝置中的徑向制動螺栓9對于刀具1的剛性接觸，降低刀具1受到的接觸阻力，實(shí)現(xiàn)高頻振動的正常傳遞。

所述外夾具系統(tǒng)安裝于刨床的牛頭上：將所述刨床縱向托板旋動，向上運(yùn)動使所述縱向托板露出足夠安裝長度，使所述縱向托板與所述外夾具系統(tǒng)的橫向托板5通過螺栓固定，同時要注意防止上述的螺栓與原刨床的牛頭安裝孔干涉。這樣可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置與刨床牛頭的互換，不破壞原設(shè)備的功能。

采用本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置，相較于牛頭刨削其加工原理產(chǎn)生變化，牛頭刨削，在加工過程中屬于連續(xù)切削，超聲輔助刨削屬于間斷性切削。超聲輔助加工可帶來切削力的下降，切削溫度的降低，改善了刀具工作環(huán)境，延長了刀具壽命。本實(shí)用新型的一種超聲輔助刨削裝置中沒有抬刀裝置，但通過超聲減摩作用，實(shí)現(xiàn)了退刀過程中刀具1的后刀面摩擦力的降低，適用于加工實(shí)際中不允許抬刀的工藝情況，并可實(shí)現(xiàn)尖角部位的加工，拓展了刨削加工工藝的范圍。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作為對本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。