專利名稱：振動車削刀架頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲振動機械切削裝置，特別是振動車削夾持彎曲刀桿振動的刀架 頭。
背景技術：
切削加工是機器制造業(yè)中被廣泛應用制造機器零件的基本方法和主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)， 這種切削方法稱之為普通切削。普通切削加工雖然產(chǎn)生較大的切削力和較高的切削溫度， 對硬、脆材料也難以加工，存在切削質量差等弊病，但這種方法一直延續(xù)至今不可缺少。近年來，隨著科學技術的發(fā)展，人們把現(xiàn)代技術和傳統(tǒng)的切削工藝結合起來，在普 通切削加工的基礎上，利用一些物理和化學作用，試驗研究出新的切削方法，如振動切削 等。振動切削實質是在傳統(tǒng)切削過程中給刀具(或工件)加上某種有規(guī)律、可控的振動，使 切削用量中的切削速度ν或走刀量S、吃刀深度t等按某種規(guī)律變化，形成一種本質上新穎 的切削方法。迄今為止，世界各國雖然在對振動切削的某些解釋上，對某些參數(shù)的選擇上有 著不同差別，但對振動切削的工藝效果上的公認都是一致的①切削力大大減小，由于摩擦 系數(shù)大大降低，超聲振動切削力下降到普通切削力的1/10 ；②切削溫度低，切削平均溫度 僅為40°C左右，切屑完全無氧化變色；③表面光潔度高，較之普通切削，光潔度可提高4一5 級；④加工精度高，可提高1一2個精度等級；⑤刀具耐用度大大提高，一般可使刀具壽命提 高幾倍至幾十倍；⑥排屑順利；⑦硬、脆等難加工的材料得到解決等。我國上世紀六十年代末期，有高校及科研機構曾對振動切削進行過試驗研究，取 得了良好的效果。由于我國特定的歷史條件，十多年來中斷了這項新技術的研究，至上世紀 七十年代末，在振動攻絲，振動磨削試驗研究取得了一定成果。本人在上世紀九十年代中期 對振動切削也進行過一些試驗，國際上，日本、美國、俄羅斯、英國、法國等先進國家，已在生 產(chǎn)中得到較為廣泛的應用。但在我國應用的實例還極少，究其原因是振動切削是一項邊緣 科學，許多切削工作者對振動切削的實質還不太了解，加之，振動系統(tǒng)的調試有一定難度， 特別是切削刀具的調整難度更大一些，而且調試過程麻煩，缺乏經(jīng)驗，故而影響實際應用。眾所周知，超聲振動切削裝置包括超聲波電源，換能器、變幅桿、刀桿、刀具及刀架 等組成。根據(jù)振動切削原理，整個聲振系統(tǒng)必須達到共振，當換能器、變幅桿、刀桿及刀頭鏈 接為一體后，即可接超聲波發(fā)生器進行試振，一般情況下，若以上幾項連接無問題時，整個 聲振系統(tǒng)應能正常工作。試驗研究表明，在整個聲振系統(tǒng)中，超聲波電源，換能器，變幅桿三 者部分連接后，要達到事先設計的共振率頻較為容易，若將刀桿、刀頭與刀架連接后要達整 個聲振系統(tǒng)共振，并正常工作，必須耐心、細致地對彎曲刀桿進行反復的修改、試振，因為， 這一部分是整個聲振系統(tǒng)中最關鍵的一環(huán)，整個聲振系統(tǒng)能否正常工作，決定彎曲刀桿的 設計，裝夾正確與否。因為它在很大程度上決定整個彎曲振動系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。雖然彎 曲刀桿在設計時，對刀桿的截面、長度、固有頻率以及波節(jié)位置等，已經(jīng)給出了理論值，但在 加工制造和安裝中產(chǎn)生誤差，因而會影響原有的固有頻率和波節(jié)的偏移。波節(jié)位置偏移，而 不能在波節(jié)處壓緊時，將直接導致刀尖振幅減小，波節(jié)固定處發(fā)熱，刀架產(chǎn)生振動，聲能損失大等現(xiàn)象，整個聲振系統(tǒng)無法進行正常工作。在實際應用中、彎曲刀桿裝夾在刀架上，一 般采用銷子固定法，壓板式固定法和在刀桿上直接制作壓塊，這些裝夾方法有一個最大的 弊病，就是當波節(jié)偏移時，無法進行有效的針對性的調節(jié)。文獻CN2045345U記載的刀桿固 定是壓板式，倘若兩個波節(jié)距離變動或偏移，壓板就無法壓在波節(jié)上。文獻CN214707Y也同 樣存在這個問題。銷子固定法及事先在刀桿上直接制作壓塊法更是不可取的。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，提出一種振動車削刀架 頭，它根據(jù)刀桿節(jié)點位置的變化，移動壓板而準確壓在刀桿節(jié)點上，以有效克服節(jié)點偏移帶 來的各種不利影響。本發(fā)明的技術方案是，所述振動車削刀架頭有位于底板與蓋板之間的刀架體，底 板和蓋板用螺釘緊固在刀架體上，底板一側有開口向上的丄形槽，所述丄形槽中裝有可在 該丄形槽中移動的前、后兩個丄形支撐塊；蓋板上開有同所述丄形槽相對應且開口向下的 T形槽，該T形槽中裝有對應于兩個丄形支撐塊的T形下壓塊，且T形下壓塊的下端和丄形 支撐塊的上端位于底板與蓋板之間；T形槽中還裝有對應于兩個T形下壓塊的兩個上壓塊， 各上壓塊有螺釘穿過上壓塊的螺孔而與上壓塊螺紋連接；緊固螺釘上端位于蓋板對應的開 口槽中。以下對本發(fā)明做出進一步說明。如圖1，實際使用時，刀桿8放在丄形支撐塊4和T形下壓塊5之間，旋緊螺釘7則 丄形支撐塊4和T形下壓塊5將刀桿8壓緊；由于丄形支撐塊4和T形下壓塊5可在相應 的丄形槽和T形槽中移動，故可將其調整為準確壓在節(jié)點上。本發(fā)明針對聲振系統(tǒng)中刀桿裝夾方法是否正確關系整個聲振系統(tǒng)能否正常工作 的關鍵，提供一種調整方便的專用刀架。振動車削在生產(chǎn)中的應用，首先是在普通車床上進 行的。刀桿通過壓板緊固在刀架上，這種裝夾方式可看成是兩端自由的彎曲振動，刀桿各部 分的尺寸都經(jīng)過計算后確定的，根據(jù)振動學可知，具有不同截面F，長度為L的矩形刀桿，其 固有頻率是不同的，并有不同振型，圖3、圖4、圖5分別為二階，三階，四階彎曲振型，設計計 算刀桿時須考慮振型系數(shù)A，振型系數(shù)是隨振型不同而有差異的。振型不同，節(jié)點的個數(shù)及 位置分別是不同的，各節(jié)點間的距離也都不同，刀桿裝夾時，根據(jù)節(jié)點的位置需設計不同長 度的壓板。圖6為三階彎曲振型刀桿，它有四個節(jié)點，根據(jù)圖5振型標示計算出各節(jié)點的位 置及距離。(該刀桿設計計算公式未列出)
節(jié)點計算出來后，用白色或紅色油漆在刀桿上進行標記，試振時，可用手觸模各節(jié)點應 沒有振動感覺，或通過壓電式傳感器測量其各節(jié)點的振幅，振幅為零時，即為節(jié)點。測量刀 尖振幅時，也可用以上傳感器進行測量。圖7為用于壓緊I、II點的壓板，圖8為用于I、III點的壓板。上述刀桿是通過理 論計算出來的。實際裝夾時，要通過試振來確定舍取，若在制造和安裝刀桿中產(chǎn)生誤差，將 使波節(jié)位置產(chǎn)生偏移，原設計加工的壓板可能都不能壓在節(jié)點上，需要重新設計制造加工 適用節(jié)點變化的壓板。否則，由于節(jié)點偏移將導致刀尖振動幅小，節(jié)點固定處發(fā)熱，刀架產(chǎn) 生振動，聲能損失增多等現(xiàn)象。致使整個聲振系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。需要重新進行調整，調整是 麻煩的，勢必影響振動切削的推廣。
本發(fā)明針對以上問題提出的振動車削專用刀架，較好地解決了節(jié)點偏移帶來的種 種不利影響。專用刀架結構如圖1和圖2所示，它根據(jù)刀桿節(jié)點位置的變化，移動丄形支撐 塊4、T形下壓塊5、上壓板6和緊固螺釘7的位置，即可解決這個問題，在任何情況下調整 方便，無須重新制作壓板而增加制造成本。由以上可知，本發(fā)明為一種振動車削刀架頭，它根據(jù)刀桿節(jié)點位置的變化，移動壓 板而準確壓在刀桿節(jié)點上，以有效克服節(jié)點偏移帶來的各種不利影響。


圖1是本發(fā)明-
4中實施例的俯視結構示意圖2是圖1中A—A向剖視結構； 圖3、圖4、圖5分別是刀桿不同節(jié)點位置圖示； 圖6是一種實施例的刀桿節(jié)點位置示意圖； 圖7和圖8分別是可壓制不同節(jié)點的兩種壓板示意圖<
在圖中
1 一刀架體， 4一丄形支撐塊， 7—緊固螺釘， 10—螺釘，
2—蓋板，3—底板， 5— T形下壓塊，6—上壓塊，
8—刀桿，9 一支撐塊，
11 一螺釘，12—開口槽。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述振動車削刀架頭的組成是，有位于底板3與蓋板2 之間的刀架體1，底板3和蓋板2用螺釘11緊固在刀架體1上，底板3 —側有開口向上的丄 形槽，所述丄形槽中裝有可在該丄形槽中移動的前、后兩個丄形支撐塊4 ；蓋板2上開有同 所述丄形槽相對應且開口向下的T形槽，該T形槽中裝有對應于兩個丄形支撐塊4的T形 下壓塊5，且T形下壓塊5的下端和丄形支撐塊4的上端位于底板3與蓋板2之間；T形槽 中還裝有對應于兩個T形下壓塊5的兩個上壓塊6，各上壓塊6有緊固螺釘7穿過上壓塊6 的螺孔而與上壓塊6螺紋連接；緊固螺釘7上端位于蓋板2對應的開口槽12中。為增加刀架體的剛性，可在蓋板2和底板3之間并于開有T形槽一側設置支撐塊 9 ；支撐塊9可設置三個，各用內六角螺釘緊固在蓋板2和底板3上，這種結構加工簡單，使 用方便，剛性好。T形下壓塊5和丄形支撐塊4的凸面高度應伸出T型槽3—5mm，為適用不同厚度 的刀桿8的需要，蓋板2的T型槽內高度應大一些，留出空間以便T形下壓塊5和上壓塊6 的調整，丄形支撐塊4的上平面與T型槽下平面應留出1一2mm間隙，以便調整刀尖的高度。 刀桿壓在丄形支承塊4凸面時，應使刀桿8上的刀具頂部(即刀尖)一定要低于車床旋轉中 心0.015—0. 02mm，設計計算刀桿8厚度時應特別引起注意。為減少刀桿8的固有頻率的偏 移，以及聲能損失，丄形支承塊4和T形下壓塊5的凸面與刀桿接觸面應盡量小一些。同時， 在蓋板2的T型槽兩端各銑一缺口，以便裝入T形下壓塊5和上壓塊6，兩缺口不要連通，應 留有一定寬度，從蓋板2的剛性考慮，寬度盡量留大一些，此寬度可按一階彎曲共振兩個節(jié) 點的間距來確定。
該專用刀架可安裝在各型號臥式車床上，取代原車床刀架(此刀架取下后需要時 仍可重新裝上使用)，專用刀架與車床聯(lián)接的具體結構，可按原刀架連接結構設計。整個聲 振系統(tǒng)通過一個支架安裝在專用刀架后面，變幅桿直接和刀桿另一端連接。
權利要求
1.一種振動車削刀架頭，有位于底板(3)與蓋板(2)之間的刀架體(1)，底板(3)和蓋 板(2)用螺釘(11)緊固在刀架體(1)上，其特征是，底板(3) —側有開口向上的丄形槽，所 述丄形槽中裝有可在該丄形槽中移動的前、后兩個丄形支撐塊(4)；蓋板(2)上開有同所述 丄形槽相對應且開口向下的T形槽，該T形槽中裝有對應于兩個丄形支撐塊(4)的T形下壓 塊(5)，且T形下壓塊(5)的下端和丄形支撐塊(4)的上端位于底板(3)與蓋板(2)之間；T 形槽中還裝有對應于兩個T形下壓塊(5)的兩個上壓塊(6)，各上壓塊(6)有緊固螺釘(7) 穿過上壓塊(6)的螺孔而與上壓塊(6)螺紋連接；緊固螺釘(7)上端位于蓋板(2)對應的開 口槽12中。
2.根據(jù)權利要求1所述振動車削刀架頭，其特征是，在蓋板(2)和底板(3)之間并于開 有T形槽一側設置支撐塊(9)。
3.根據(jù)權利要求1所述振動車削刀架頭，其特征是，在蓋板(2)的T型槽兩端各銑一缺□。
全文摘要
一種振動車削刀架頭，有位于底板與蓋板之間的刀架體，底板和蓋板緊固在刀架體上，底板一側有⊥形槽，槽中裝有可在該⊥形槽中移動的前、后兩個⊥形支撐塊；蓋上開有同⊥形槽相對應的T形槽，該槽中裝有對應于兩個⊥形支撐塊的T形下壓塊，且T形下壓塊的下端和⊥形支撐塊的上端位于底板蓋板之間；T形槽中還裝有對應于兩個T形下壓塊的兩個上壓塊，各上壓塊有緊固螺釘穿過其上的螺孔而與上壓塊螺紋連接；緊固螺釘上端位于蓋板對應的開口槽中。它根據(jù)刀桿節(jié)點位置的變化，移動壓板而準確壓在刀桿節(jié)點上，以有效克服節(jié)點偏移帶來的各種不利影響。
文檔編號B23B21/00GK102059358SQ20101056636
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者唐立軍, 賀慧勇, 黎凡七 申請人:長沙圣旭機電科技有限公司, 長沙理工大學