CN101391379A - 一种能够快速对中的超声振动锥柄 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够快速对中的超声振动锥柄，该超声纵向振动锥柄包括有超声换能器(1)、杯形体(2)、夹紧螺套(3)、前定位抱紧块(41)、后定位抱紧块(42)；前定位抱紧块(41)、后定位抱紧块(42)与超声换能器(1)的前端盖(12)的接合段(12e)球面连接，夹紧螺套(3)与杯形体(2)螺纹连接在一起，且内部形成有一空腔，该空腔用于放置超声换能器(1)；超声换能器(1)的前端盖(12)的螺纹连接端(12d)穿过夹紧螺套(3)的中心通孔(33)后置于夹紧螺套(3)外。本发明的锥柄采用夹心式换能器实现超声振动，在其节点处的连接部分为球面结构的一部分，可以实现换能器各方位的转动。同时钻头装卡采用重复装卡精度高的弹簧夹头，保证重复装卡精度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及了一种应用于微小孔钻削的超声振动锥柄，此锥柄可安装在非旋转的车床尾架上，工件装卡与车床主轴实现超声纵向振动钻孔。同时可以快速实现钻头轴线与车床主轴的同轴调整。
背景技术
微小孔的高效率和高质量加工一直是国内外比较关注的领域，尤其是对于难加工材料的微小孔加工一直是加工领域中的难题。由于用于微小孔加工的麻花钻其刚性小，容易折断，在加工中很难保证孔的质量，同时钻头使命和加工效率也比较低。
超声振动加工作为一种特殊加工方式，能够很好的解决上述存在的问题，超声振动钻孔能够降低扭矩和轴向力，提高孔的质量，降低出口毛刺，同时提高钻头的寿命。但现在存在的超声振动加工中心其设备昂贵并且还存在一些急需解决的技术难题，所以应用还不多。本发明最为机床附件的形式安装与机床设备上，体积小，使用灵活，成本低，适合在企业中推广应用。
在车床上进行钻孔操作，特别是对于精度要求比较高的微小孔的钻削时，必须保证工件的回转中心与钻头轴线的同轴度，工厂中一般打表保证，操作既费时又费力，很难达到满意的精度。本发明还包括了一套快速同轴调整机构，可以快速实现同轴度调节，提高了效率。
发明内容
为了方便安装与机床，本发明尾端采用莫氏锥柄结构，方便其装卡。采用夹心式换能器实现超声振动，在其节点处的连接部分为球面结构的一部分，可以实现换能器各方位的转动。同时钻头装卡采用重复装卡精度高的弹簧夹头，保证重复装卡精度的要求。
本发明是一种能够快速对中的应用于钻孔的超声纵向振动锥柄，主体由超声换能器1、杯形体2、夹紧螺套3、前定位抱紧块41、后定位抱紧块42组成。前定位抱紧块41、后定位抱紧块42安装在超声换能器1的前端盖12的球面12a上，杯形体2与夹紧螺套3采用螺纹连接，且杯形体2的空腔25与夹紧螺套3的空腔35用于放置超声换能器1。
本超声纵向振动锥柄的优点在于：(1)结构简单，应用灵活，以机床附件形式可用于多种类型的机床，进行高精度微小孔加工。(2)可实现钻头与工件同轴度的快速调整，省去了以往打表调整同轴度的操作，有效地提高了调整效率。(3)采用前端盖与弹簧卡头的装卡方式，提高了重复装卡钻头的精度。(4)采用超声振动，有效地提高加工精度。
附图说明
图1是本发明超声纵向振动锥柄的外部结构图。
图1A是本发明超声纵向振动锥柄的分解图。
图2是本发明杯形体的结构图。
图3是本发明紧螺套的结构图。
图4是本发明超声换能器的结构图。
图4A是本发明超声换能器的分解图。
图中 1.超声换能器 11.螺套 12.前端盖 12a.球面
12b.凹槽 12c.中心螺纹孔 12d.螺纹连接端 12e.接合段 13.压电陶瓷组
13a.通孔 14.后端盖 14a.通孔 15.螺栓 16.弹簧卡头
2.杯形体 21.外螺纹 22.A定位夹紧面 23.莫氏锥 24.导线孔
25.A空腔 3.夹紧螺套 31.内螺纹 32.月牙扳手槽 33.中心通孔
34.B定位夹紧面 41.前定位夹紧块 41a.球面
42.后定位夹紧块 42a.球面
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参见图1、图1A所示，本发明为一种应用于微小孔钻削的、能够快速对中的超声纵向振动锥柄，该超声纵向振动锥柄包括有超声换能器1、杯形体2、夹紧螺套3、前定位抱紧块41、后定位抱紧块42；前定位抱紧块41、后定位抱紧块42与超声换能器1的前端盖12的接合段12e球面连接，夹紧螺套3与杯形体2螺纹连接在一起，且内部形成有一空腔(该空腔一部分为杯形体2的A空腔25，另一部分为夹紧螺套3的B空腔35)，该空腔用于放置超声换能器1；超声换能器1的前端盖12的螺纹连接端12d穿过夹紧螺套3的中心通孔33后置于夹紧螺套3外。
参见图1A所示，前定位抱紧块41与后定位抱紧块42的结构相同，前定位抱紧块41的内圈为球面41a，后定位抱紧块42的的内圈为球面42a。前定位抱紧块41、后定位抱紧块42套接在超声换能器1的前端盖12的接合段12e的球面12a上。在本发明中，前定位抱紧块41、后定位抱紧块42与前端盖12的接合段12e的球面12a连接，使得超声换能器1在未配合完成前可以在空腔(夹紧螺套3与杯形体2螺纹连接形成的)内任意方向旋转微调。
参见图2所示，杯形体2为一体加工成型件，杯形体2的一端为莫氏锥23，杯形体2的另一端为A空腔25，A空腔25内设有A定位夹紧面22，A空腔25的底部设有导线孔24，该导线孔24用于与压电陶瓷组13连接的导线通过；杯形体2的外部设有外螺纹21，杯形体2通过外螺纹21实现与夹紧螺套3的螺纹连接。在本发明中，杯形体2加工时必须保证A定位夹紧面22的平面度，防止与后定位抱紧块42配合加紧过程中导致定位不准和不稳的情况。杯形体2的莫氏锥23为的是方便与机床部件，如车床尾架，之间的连接。
参见图3所示，夹紧螺套3为一体加工成型件，夹紧螺套3的中心开有中心通孔33，夹紧螺套3的B空腔35内设有内螺纹31，夹紧螺套3的外环上均匀设有4个月牙扳手槽32。在本发明中，夹紧螺套3的B空腔35内的B定位夹紧面34，在加工时必须保证其平面度以及与轴线的垂直度，防止与前定位抱紧块41配合加紧过程中导致定位不准和不稳的情况。其上加工出四个或者六个月牙扳手槽，方便其加紧操作。
参见图4、图4A所示，超声换能器1包括有压电陶瓷组13、前端盖12、后端盖14、螺栓15、弹簧卡头16、螺套11；压电陶瓷组13设置在前端盖12、后端盖14之间，弹簧卡头16的一端置于螺套11内，弹簧卡头16的另一端置于前端盖12的螺纹连接端12d的锥形盲孔内，螺套11螺纹连接在前端盖12的螺纹连接端12d上，螺栓15的螺纹段顺次穿过后端盖14的通孔14a、压电陶瓷组13的通孔13a后，螺纹连接在前端盖12上。
压电陶瓷组13由四片压电陶瓷片与五片电极依次叠加形成，电极采用铜片。在本发明中，压电陶瓷组13中的压电陶瓷按极化方向同向安装，压电陶瓷之间有五片铜电极，在高频交流电的激发下产生超声纵向振动。
前端盖12的一端为螺纹连接端12d，螺纹连接端12d的端部设有锥形盲孔，锥形盲孔用于放置弹簧卡头16的一端，弹簧卡头16的另一端置于螺套11内，螺纹连接端12d与螺套11螺纹连接；前端盖12的另一端上设有中心螺纹孔12c、凹槽12b，中心螺纹孔12c用于与螺栓15的螺纹段连接，螺栓15的螺纹段顺次穿过后端盖14的通孔14a、压电陶瓷组13的通孔13a后，螺纹连接在前端盖12上，前端盖12与压电陶瓷组13的下端紧密贴合；前端盖12的接合段12e为球面12a，该球面12a与前定位抱紧块41、后定位抱紧块42采用球面连接，在夹紧螺套3未夹紧情况下，超声换能器1在空腔25、空腔35内可任意转动。在本发明中，后端盖14、压电陶瓷组13和前端盖12中心都设有孔，通过螺栓15将其紧固在一起，并给与一定的预紧力，能够防止压电陶瓷在膨胀时胀裂。
在本发明中，前端盖12的螺纹连接端12d设计成阶梯型变幅杆结构，可以将压电陶瓷组13所产生的超声振动变幅增大，同时螺纹连接端12d前端采用高精度的弹簧卡头16，用于装卡钻头，提高钻头的重复定位精度。
本发明为一种应用于钻孔的超声纵向振动锥柄，具体的使用步骤是：通过杯形体2上的莫氏锥柄23将锥柄装与机床附件(如车床尾架)上，连接好后，此时的夹紧螺套3应处于未拧紧状态，超声换能器1可任意方向调整。下一步将前端盖12的螺纹连接端12d装卡与机床主轴中，这时前端盖12的轴线必然与机床主轴轴线在一条直线上，这时通过月牙扳手将夹紧螺套3拧紧，此时超声换能器1、杯形体2、夹紧螺套3、前定位抱紧块41、后定位抱紧块42紧固在一起，实现了与快速对中。此时将工件装卡与机床的主轴上，通过弹簧卡头16将钻头装卡与前端盖12上，进行超声纵向振动钻孔操作。
Claims (1)
1、一种能够快速对中的超声振动锥柄，其特征在于：该超声纵向振动锥柄包括有超声换能器(1)、杯形体(2)、夹紧螺套(3)、前定位抱紧块(41)、后定位抱紧块(42)；前定位抱紧块(41)、后定位抱紧块(42)与超声换能器(1)的前端盖(12)的接合段(12e)球面连接，夹紧螺套(3)与杯形体(2)螺纹连接在一起，且内部形成有一空腔，该空腔用于放置超声换能器(1)；超声换能器(1)的前端盖(12)的螺纹连接端(12d)穿过夹紧螺套(3)的中心通孔(33)后置于夹紧螺套(3)外；
前定位抱紧块(41)与后定位抱紧块(42)的结构相同，前定位抱紧块(41)的内圈为球面(41a)，后定位抱紧块(42)的内圈为球面(42a)；前定位抱紧块(41)、后定位抱紧块(42)套接在超声换能器(1)的前端盖(12)的接合段(12e)的球面(12a)上；
杯形体(2)为一体加工成型件，杯形体(2)的一端为莫氏锥(23)，杯形体(2)的另一端为A空腔(25)，A空腔(25)内设有A定位夹紧面(22)，A空腔(25)的底部设有导线孔(24)，该导线孔(24)用于与压电陶瓷组(13)连接的导线通过；杯形体(2)的外部设有外螺纹(21)，杯形体(2)通过外螺纹(21)实现与夹紧螺套(3)的螺纹连接；
夹紧螺套(3)为一体加工成型件，夹紧螺套(3)的中心开有中心通孔(33)，夹紧螺套(3)的B空腔(35)内设有内螺纹(31)，夹紧螺套(3)的外环上均匀设有4个月牙扳手槽(32)；
超声换能器(1)包括有压电陶瓷组(13)、前端盖(12)、后端盖(14)、螺栓(15)、弹簧卡头(16)、螺套(11)；压电陶瓷组(13)设置在前端盖(12)、后端盖(14)之间，弹簧卡头(16)的一端置于螺套(11)内，弹簧卡头(16)的另一端置于前端盖(12)的螺纹连接端(12d)的锥形盲孔内，螺套(11)螺纹连接在前端盖(12)的螺纹连接端(12d)上，螺栓(15)的螺纹段顺次穿过后端盖(14)的通孔(14a)、压电陶瓷组(13)的通孔(13a)后，螺纹连接在前端盖(12)上；压电陶瓷组(13)由四片压电陶瓷片与五片电极依次叠加形成，电极采用铜片；前端盖(12)的一端为螺纹连接端(12d)，螺纹连接端(12d)的端部设有锥形盲孔，锥形盲孔用于放置弹簧卡头(16)的一端，弹簧卡头(16)的另一端置于螺套(11)内，螺纹连接端(12d)与螺套(11)螺纹连接；前端盖(12)的另一端上设有中心螺纹孔(12c)、凹槽(12b)，中心螺纹孔(12c)用于与螺栓(15)的螺纹段连接，螺栓(15)的螺纹段顺次穿过后端盖(14)的通孔(14a)、压电陶瓷组(13)的通孔(13a)后，螺纹连接在前端盖(12)上，前端盖(12)与压电陶瓷组(13)的下端紧密贴合；前端盖(12)的接合段(12e)为球面(12a)，该球面(12a)与前定位抱紧块(41)、后定位抱紧块(42)采用球面连接，在夹紧螺套(3)未夹紧情况下，超声换能器(1)在空腔(25)、空腔(35)内可任意转动。
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