CN102151856A - 一种具有刀具微调机构的超声辅助切削装置 - Google Patents

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焦锋
高国富
赵重阳
张明
陈平
向道辉
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Abstract

本发明公开了一种具有刀具微调机构的超声辅助切削装置，包括刀具微调机构和超声振动声学系统，刀具微调机构包括底板上垂直设置的立板、与立板相配的燕尾滑板，立板与燕尾滑板通过连接板相连，立板中部的连接套内通过丝杆螺母设置有丝杆，连接套上部设有刻度盘，丝杆上端设有手柄，连接板上固连有支撑法兰；超声振动声学系统包括超声波发生器、换能器、变幅杆和超声车刀，超声振动声学系统通过变幅杆上的固定法兰连接在支撑法兰上。该装置的超声振动能量泄漏最少，刀具微调机构能够实现超声振动声学系统在高度方向上的移动，其微量移动分辨率可达到0.01mm，能够有效实现刀具磨损刃磨后刀尖的高度调整，实现工件的精密切削。

Description

一种具有刀具微调机构的超声辅助切削装置
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种具有刀具微调机构的超声辅助切削装置。
背景技术
目前，在普通车床上附加的超声振动切削装置一般包括直接夹持在刀架上的和直接安装在小托板上的两种。前者结构过于简单，且安装在刀架上，超声振动节点难于控制，造成大量超声能量的损失，该方法一般只用于超声切削原理的试验；后者独立成为系统，避免了节点不准造成的能量损失，但是在实际加工过程中，由于刀具磨损及刀具的刃磨，经常需要对刀具刀尖高度进行微调，由于该类装置不具备刀尖微调功能，使得加工效果受到影响，大大限制了对其的推广应用。
发明内容
为了克服现有超声辅助切削装置存在的能量损失大和刀尖高度不能微调的问题，本发明提供了一种超声振动能量泄漏少、加工效果好、可取代传统刀架实现工件精密切削、且具有刀具微调机构的超声辅助切削装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种具有刀具微调机构的超声辅助切削装置，包括刀具微调机构和超声振动声学系统，所述刀具微调机构包括底板上垂直设置的立板、与立板相配的燕尾滑板，立板与燕尾滑板通过连接板相连，立板中部的连接套内通过丝杆螺母设置有丝杆，连接套上部设有刻度盘，丝杆上端设有手柄，连接板上固连有支撑法兰；所述超声振动声学系统包括超声波发生器、换能器、变幅杆和超声车刀，换能器与超声车刀通过变幅杆相连，超声振动声学系统通过变幅杆上的固定法兰连接在支撑法兰上。
所述底板上设有与立板相连的筋板。
所述底板底部设有凸台。
所述刻度盘通过其下部的半圆键与连接套相连，刻度盘上部设有锁紧螺母。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 刀具微调机构包括底板上垂直设置的立板、与立板相配的燕尾滑板，立板与燕尾滑板通过连接板相连，立板中部的连接套内通过丝杆螺母设置有丝杆，连接套上部设有刻度盘，丝杆上端设有手柄，连接板上固连有支撑法兰；超声振动声学系统包括超声波发生器、换能器、变幅杆和超声车刀，换能器与超声车刀通过变幅杆相连，超声振动声学系统通过变幅杆上的固定法兰连接在支撑法兰上，通过对超声振动声学系统进行优化设计，使超声振动能量泄漏最少，通过刀具微调机构能够很方便地实现超声振动声学系统再高度方向上的移动，达到调节刀尖高度的目的，其微量移动分辨率可达到0.01mm，能够有效实现刀具磨损刃磨后刀尖的高度调整，实现工件的精密切削。
2. 为增强整个刀具微调机构的刚性，在底板与立板之间通过联接螺钉设置有筋板，共同形成机架。
3.在底板底部设有凸台，底板与立板取代原有的车床刀架，通过凸台与超声振动切削装置的小托板配合安装。
4.本发明中，超声加工刀具的上下方向的移动、刀尖水平面的转动、刀尖垂直方向的摆动可通过刀具微调机构来实现，完全满足超声加工的需要。
附图说明
图1为超声振动切削原理示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为图2中的A-A剖视图；
图4为图3中的B-B剖视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示的具有刀具微调机构的超声辅助切削装置，其包括刀具微调机构和超声振动声学系统，刀具微调机构和超声振动声学系统通过法兰相连，通过调节刀具微调机构改变超声振动声学系统与工件25的相对位置。
刀具微调机构包括底板20上垂直设置的立板17，立板17两边设有导轨，立板17通过导轨配合设有燕尾滑板3，立板17与燕尾滑板3通过连接板18螺纹相连。在立板17中部的连接套8内通过丝杆螺母9设置有丝杆10，丝杠10的螺距P（导程S）为1.5mm，丝杆螺母9外形为方形，与立板17中部的方形槽配合进行导向，丝杆螺母9与燕尾滑板3通过过盈配合联接。连接套8上部通过半圆键7设有刻度盘2，沿刻度盘2的圆周有刻度线，将整个刻度盘圆周分成150个小格，刻度盘2上部设有锁紧螺母6，丝杆10上端设有手柄1，连接板18上固连有支撑法兰12，连接板18与支撑法兰12焊接。为增强整个刀具微调机构的刚性，在底板20与立板17之间通过联接螺钉19设置有筋板21，共同形成机架；底板20底部设有凸台24，底板20与立板17取代原有的车床刀架，通过凸台24与超声振动切削装置的小托板配合安装。使用刀具微调机构时，通过旋转手柄1，带动丝杆螺母9上下移动，安装在立板17上的燕尾滑板3在丝杆螺母9的带动下也可上下移动，从而通过支撑法兰12带动超声振动声学系统上下移动，达到调节刀尖高度的目的。当刀尖高度调整到位，可通过锁紧螺母22将刀具微调机构进行固定。刀尖微调量可通过下式计算得出：                                                
式中h：刀尖微调量（mm），P: 丝杆螺距，为1.5mm，N：手柄转动的格数。
上式表明，每转动手柄1一格，刀尖上下移动0.01mm。
超声振动声学系统包括超声波发生器16、换能器4、变幅杆5和超声车刀13，换能器4与超声车刀13通过变幅杆5相连，超声车刀13通过固定螺钉14设置在变幅杆5端部，超声振动声学系统通过变幅杆5上的固定法兰连接在支撑法兰12上，固定位置选为变幅杆5的振动节点处，能有效避免振动能量的泄露损失。振动切削时，由超声波发生器16发出超声频的电压信号，通过电缆传至换能器4，换能器4可将高频电压信号转变为同等频率的机械振动信号，机械振动由换能器4端部输出，由于换能器4输出振动振幅较小，因此通过换能器4端部设置的变幅杆5将高频机械振动的振幅进行放大。为了使刀尖产生纵向振动，超声车刀13为二阶弯曲振动车刀。
为保证刀尖在刀尖水平面上与工件垂直，变幅杆5可在支撑法兰12上原地转动，转到合适位置时，通过连接螺栓11将变幅杆5紧紧压在支撑法兰12上；刀尖的垂直歪斜，可通过调整连接板18的固定位置来调整。

Claims (4)

1.一种具有刀具微调机构的超声辅助切削装置，其特征在于，包括刀具微调机构和超声振动声学系统，所述刀具微调机构包括底板上垂直设置的立板、与立板相配的燕尾滑板，立板与燕尾滑板通过连接板相连，立板中部的连接套内通过丝杆螺母设置有丝杆，连接套上部设有刻度盘，丝杆上端设有手柄，连接板上固连有支撑法兰；所述超声振动声学系统包括超声波发生器、换能器、变幅杆和超声车刀，换能器与超声车刀通过变幅杆相连，超声振动声学系统通过变幅杆上的固定法兰连接在支撑法兰上。
2.如权利要求1所述的具有刀具微调机构的超声辅助切削装置，其特征在于，所述底板上设有与立板相连的筋板。
3.如权利要求1或2所述的具有刀具微调机构的超声辅助切削装置，其特征在于，所述底板底部设有凸台。
4.如权利要求3所述的具有刀具微调机构的超声辅助切削装置，其特征在于，所述刻度盘通过其下部的半圆键与连接套相连，刻度盘上部设有锁紧螺母。
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