一種側(cè)向激勵式超聲橢圓振動銑削刀柄的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種側(cè)向激勵式超聲橢圓振動銑削刀柄，它可安裝于傳統(tǒng)銑削設(shè)備上，對材料實現(xiàn)超聲橢圓振動銑削加工。屬于超聲振動銑削技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)大量理論及實驗研究表明，超聲振動切削技術(shù)具有顯著降低切削力、顯著改善加工精度及表面質(zhì)量、減緩刀具磨損提高刀具耐用度、抑制顫振、降低零件表面殘余應(yīng)力等一系列優(yōu)良特性。
[0003]超聲振動銑削技術(shù)屬于先進加工制造技術(shù)，多應(yīng)用于航空航天制造領(lǐng)域。超聲振動銑削技術(shù)應(yīng)用于鈦合金弱剛性整體結(jié)構(gòu)件的銑削加工，可以提高零件的整體加工效率，減小刀具、零件的讓刀變形，提高零件的形位精度，抑制顫振的產(chǎn)生，改善零件的表面質(zhì)量，延長刀具壽命等；對于復(fù)合材料的銑削加工，如蜂窩材料、樹脂基碳纖維復(fù)合材料等，超聲振動銑削技術(shù)可以減少材料分層、撕裂、起毛等加工缺陷的產(chǎn)生，改善零件的加工質(zhì)量，提高零件的使用性能；針對特種玻璃、陶瓷等脆硬材料的超聲銑削加工，可以顯著減小切削力、提高表面加工質(zhì)量、延長刀具壽命等。
[0004]現(xiàn)有超聲振動銑削設(shè)備均為大型專用銑削加工機床，雖然在復(fù)合材料、陶瓷、玻璃等材料的銑削加工中取得了一定的加工效果，但當(dāng)前的超聲銑削機床產(chǎn)品存在以下缺點與不足:
[0005](I)刀具振動形式單一，現(xiàn)有的超聲機床或超聲裝置均為軸向的單一振動，超聲振動加工的優(yōu)良特性沒有完全發(fā)揮出來；
[0006](2)設(shè)備加工對象單一，當(dāng)前的超聲振動銑削機床主要針對陶瓷、玻璃等脆硬材料的加工，對于難加工金屬材料的加工能力有限；
[0007](3)專用超聲振動加工設(shè)備購置、維護費用高昂，但應(yīng)用范圍有限，性價比低；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種側(cè)向激勵式超聲橢圓振動銑削刀柄，它是一種小型化的、可安裝于常用普通銑削設(shè)備的超聲刀柄，以提升普通銑削機床的加工能力及加工范圍，對多種材料實現(xiàn)超聲橢圓振動銑削加工，充分發(fā)揮超聲橢圓振動加工的優(yōu)良特性，提高零件的加工質(zhì)量。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0010]本發(fā)明一種側(cè)向激勵式超聲橢圓振動銑削刀柄，它包括導(dǎo)電滑環(huán)1、BT50刀柄2、四組I型陶瓷堆(A I型陶瓷堆3、B I型陶瓷堆13、C I型陶瓷堆14、D I型陶瓷堆15)、四組II型陶瓷堆(A II型陶瓷堆4、B II型陶瓷堆16、C II型陶瓷堆17、D II型陶瓷堆18)、三個1-1型尼龍保護塊(A 1-1型尼龍保護塊5、B 1-1型尼龍保護塊19、C 1-1型尼龍保護塊20)、一個1-2型尼龍保護塊6、三個I1-1型尼龍保護塊(A I1-1型尼龍保護塊7、B I1-1型尼龍保護塊21、C I1-1型尼龍保護塊22)、一個I1-2型尼龍保護塊8、墊片9、M14螺釘10、變幅桿11、錐形壓套12。
[0011]它們之間的位置連接關(guān)系是:變幅桿11與錐形壓套12通過中部的定位圓柱臺階同軸布置，I型陶瓷堆3、13、14、15及II型陶瓷堆4、16、17、18分別置于變幅桿11與錐形壓套12之間，并通過環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)連接，1-1型尼龍保護塊5、19、20及1-2型尼龍保護塊6置于錐形壓套12的小端的間隙內(nèi)，I1-1型尼龍保護塊7、21、22及I1-2型尼龍保護塊22置于錐形壓套12的大端的間隙內(nèi)，保護塊與相鄰零件11、12間亦采用環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)連接，上述零部件置于BT50刀柄的內(nèi)腔內(nèi)，通過刀柄后端的M14螺釘10、墊片9將其連接成整體，導(dǎo)電滑環(huán)I位于BT50刀柄的前端，通過螺紋連接。
[0012]所述導(dǎo)電滑環(huán)是中部設(shè)有圓孔且有供電輸入、輸出端口的圓盤形市購件，其功能是給聞速旋轉(zhuǎn)中的聞聲刀柄提供激勵電壓；
[0013]所述BT50刀柄是中部設(shè)有空腔、一端帶錐柄另一端帶臺肩的筒形市購件，其功能有二，一是用于與機床主軸定心連接，二是容納產(chǎn)生超聲振動的裝置；
[0014]所述I型陶瓷堆是由銅電極片及壓電陶瓷交替相疊并粘接在一起的構(gòu)件，其功能是作為超聲振動源激勵其他相應(yīng)零部件產(chǎn)生超聲振動；
[0015]所述II型陶瓷堆是由銅電極片及壓電陶瓷交替相疊并粘接在一起的構(gòu)件，其功能是作為超聲振動源激勵其他相應(yīng)零部件產(chǎn)生超聲振動；
[0016]所述1-1型尼龍保護塊是帶弧面的五面體件，其功能是起絕緣保護作用，防止電極間的擊穿現(xiàn)象及漏電；
[0017]所述1-2型尼龍保護塊是設(shè)有圓孔且?guī)Щ⌒蔚奈迕骟w件，其功能是起絕緣保護作用，防止電極間的擊穿現(xiàn)象及漏電，中部通孔用于穿送導(dǎo)線；
[0018]所述I1-1型尼龍保護塊是帶弧面的五面體件，其功能是起絕緣保護作用，防止電極間的擊穿現(xiàn)象及漏電；
[0019]所述I1-2型尼龍保護塊是設(shè)有圓孔且?guī)Щ⌒蔚奈迕骟w件，其功能是起絕緣保護作用，防止電極間的擊穿現(xiàn)象及漏電，中部通孔用于穿送導(dǎo)線；
[0020]所述墊片及M14螺釘是市購標(biāo)準(zhǔn)件，用于連接、拉緊。
[0021]所述變幅桿，圓柱端用于裝夾銑刀、其中部和另一端呈八面體狀，與八組陶瓷堆相連，其功能是對陶瓷堆產(chǎn)生的超聲振動進行放大并將振動傳遞給銑刀；
[0022]所述錐形壓套是兩端各有四個均布壓塊、外形整體呈錐形的零件，其功能是對置于其內(nèi)側(cè)平面的陶瓷堆施加壓緊力且與BT50刀柄連接。
[0023]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:
[0024]1、本發(fā)明采用二維橢圓振動的超聲振動形式與銑削工藝相結(jié)合，相較于一維軸向振動的形式更適合于銑削加工，可以更為充分的發(fā)揮超聲振動加工所具有的特性，以獲得更為優(yōu)良的加工質(zhì)量；
[0025]2、本發(fā)明采用側(cè)向激勵的方式，實現(xiàn)銑刀的超聲橢圓振動的同時，保證刀柄具有良好的剛性。換能器變幅桿完全通過陶瓷堆的支撐連接與其他零部件構(gòu)成整體，支撐點即為激振點，具有振幅大、效率高的優(yōu)點，且充分利用陶瓷材料抗壓性能強、剛性高的特性，由陶瓷堆承受、傳遞銑削過程中產(chǎn)生的各向切削力，保證了刀柄整體的剛性滿足銑削加工的需求。
[0026]3、根據(jù)小角度錐面自鎖的特性以及楔形夾緊原理，設(shè)計采用具有自鎖外錐面的壓緊套筒結(jié)構(gòu)，來對陶瓷堆施加壓緊力，使得超聲刀柄整體具有布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小的特點，約和傳統(tǒng)刀柄體積相同。
[0027]4、該發(fā)明可應(yīng)用于多數(shù)數(shù)控加工銑床，可以較低的成本實現(xiàn)普通數(shù)控機床的超聲化，提升其加工能力，改善零件的加工質(zhì)量，適應(yīng)面廣、性價比高。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明一種側(cè)向激勵式超聲橢圓振動銑削刀柄的整體外觀圖。
[0029]圖2是本發(fā)明移除零件I和零件2后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
[0030]圖3本發(fā)明的結(jié)構(gòu)分解圖。
[0031]圖4是刀柄零件導(dǎo)電滑環(huán)I的外觀圖。
[0032]圖5是BT50連接柄2的外觀圖。
[0033]圖6是BT50連接柄2的剖視圖。
[0034]圖7是I型陶瓷堆3的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖8是I型陶瓷堆3的分解結(jié)構(gòu)圖。
[0036]圖9是II型陶瓷堆4的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖10是II型陶瓷堆4的分解結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖11是1-1型尼龍保護塊5的結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖12是1-2型尼龍保護塊6的結(jié)構(gòu)圖。
[0040]圖13是I1-1型尼龍保護塊7的結(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖14是I1-2型尼龍保護塊8的結(jié)構(gòu)圖。
[0042]圖15是墊圈9。
[0043]圖16是M14拉緊螺釘10。
[0044]圖17是變幅桿組件11的結(jié)構(gòu)圖。
[0045]圖18是錐形壓套12的結(jié)構(gòu)圖。
[0046]圖中符號說明如下:
[0047]1、導(dǎo)電滑環(huán)；2、BT50刀柄；3、13、14、15、I型陶瓷堆A、I型陶瓷堆B、I型陶瓷堆C、I型陶瓷堆D ;4、16、17、18、II型陶瓷堆A、II型陶瓷堆B、II型陶瓷堆C、II型陶瓷堆D ;5、19,20, 1-1型尼龍保護塊A、1-1型尼龍保護塊B、1-1型尼龍保護塊C ;6、1-2型尼龍保護塊；7、21、22、11 -1型尼龍保護塊A、I1-1型尼龍保護塊B、I1-1型尼龍保護塊C ;8、I1-2型尼龍保護塊；9、墊片；10、M14螺釘；11、變幅桿；12、錐形壓套。
【具體實施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的進行詳細的描述。
[0049]見圖1—圖3，本發(fā)明是一種側(cè)向激勵式超聲橢圓振動銑削刀柄，組成構(gòu)件包括導(dǎo)電滑環(huán)1、BT50刀柄2、四組I型陶瓷堆(A I型陶瓷堆3、B I型陶瓷堆13、C I型陶瓷堆14,D I型陶瓷堆15)、四組II型陶瓷堆(A II型陶瓷堆4、B II型陶瓷堆16、C II型陶瓷堆17、D II型陶瓷堆18)、三個1-1型尼龍保護塊(A 1-1型尼龍保護塊5、B 1-1型尼龍保護塊19、C 1-1型尼龍保護塊20)、一個1-2型尼龍保護塊6、三個I1-1型尼龍保護塊(A I1-1型尼龍保護塊7、B I1-1型尼龍保護塊21、C I1-1型尼龍保護塊22)、一個I1-2型尼龍保護塊8、墊片9、M14螺釘10、變幅桿11、錐形壓套12。
[0050]一、導(dǎo)電滑環(huán)I
[0051]參見圖4所示，導(dǎo)電滑環(huán)用于在超聲刀柄進行旋轉(zhuǎn)的情況下為刀柄提供超聲激勵電壓，由端口 1.1輸入。1-2為M76X 1.5的內(nèi)螺紋，1-10為一圓柱通孔。
[0052]二、BT50 連接柄 2
[0053]參見圖5、圖6所不,為一體加工成型,其主要作用有兩個,一是與具有相同連接標(biāo)準(zhǔn)的機床主軸相連，二是容納超聲振動發(fā)生裝置。
[0054]其外部錐面2.1的錐度為10:1，用于與機床主軸定心配合，具體規(guī)格尺寸可依照相關(guān)刀柄標(biāo)準(zhǔn)確定；最前端為外螺紋面2-1，規(guī)格為M76X 1.5，用于導(dǎo)電滑環(huán)的安裝。
[0055]其內(nèi)錐面2-12的錐度為10°，用于與錐形壓套12的配合安裝，其后部的圓柱通孔
2-10.3,2-10.1及環(huán)形小平面2-10.2用于拉緊螺釘10的安裝。
[0056]該零件的連接規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，可依據(jù)超聲刀柄的應(yīng)用機床所采用的刀柄安裝標(biāo)準(zhǔn)進行更換。
[0057]三、I型陶瓷堆3
[005