CN105234625A - 一种超声波加工刀具头及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波加工刀具头及其应用，包括工具座及设置在工具座上的工具头，所述工具头嵌入设置在工具座的前端并通过定位块固定，工具座内设有连接工具头的内孔，所述工具头的外圆面包括小圆弧面和两侧大圆弧面，所述小圆弧面与两侧大圆弧面圆滑过渡连接。本发明通过改进工具头前部的形状，使其呈多弧面圆滑过渡连接结构，能够与内孔或沟槽的侧面及根部相贴合，特别是与内孔台阶端面、轴类零件的圆柱面都可以进行贴合加工，在不用更换刀具头的情况下，可以加工更多的作业面，大大提高了加工效率，进而达到最佳加工效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波加工刀具头及其应用，属于超声波加工刀具技术领域。
背景技术
超声波加工刀具头通常安装在超声波金属表面加工装置上，在超声波的振动下对工件表面进行超声波加工，以降低工件表面的粗糙度值。现有文献中有多种超声波金属表面加工装置，如CN1690231公开的《超声波金属表面加工装置》，其上设有变幅杆，通过变幅杆带动刀头振动，对工件进行超声波加工。应用于超声波金属表面加工的刀具头通常包括刀具座和刀头，刀头固定安装在刀具座内。目前有各种结构形式的超声波刀头，如中国专利文献CN200946158公开的《滚珠式刀头》、CN201357237公开的《圆柱式超声波加工刀头》和CN201357303公开的《圆珠式超声波加工刀头》，虽然这些刀头的形式各样，但是这些刀头可加工的作业面较少，有的刀头只能加工一个作业面，无法满足具有复杂作业表面的工件，因此，亟需设计一种能够加工多种作业面的刀头，以提高加工效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种超声波加工刀具头。
本发明还提供上述一种超声波加工刀具头的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种超声波加工刀具头，包括工具座及设置在工具座上的工具头，所述工具头嵌入设置在工具座的前端，工具座内设有连接工具头的内孔，所述工具头的外圆面包括小圆弧面和两侧大圆弧面，所述小圆弧面与两侧大圆弧面圆滑过渡连接。
优选的，所述工具头的轴线与工具座的内孔轴线夹角大于0度小于90度。
进一步优选的，所述工具头的轴线与工具座的内孔轴线夹角为45度。
优选的，所述刀具头还包括定位块，所述工具头嵌入设置在工具座的前端并通过定位块固定。
优选的，所述小圆弧面的半径为0.5-2mm，所述大圆弧面的半径为10-100mm。
一种超声波加工刀具头的使用方法，包括以下步骤，
(1)将超声波加工刀具头安装在超声波金属表面加工刀具上，使超声波金属表面加工刀具的变幅杆前端穿入工具座的内孔与工具头接触；
(2)调整超声波金属表面加工刀具上的弹力机构使刀具头施加在待加工工件表面的法向力符合预设要求；
(3)将工具头的前部贴合待加工工件的作业面，超声波金属表面加工刀具启动后，变幅杆对工具头高频振动，移动超声波金属表面加工刀具或工件即可实现对待加工工件作业面的超声波加工。
优选的，步骤(1)中，所述超声波金属表面加工刀具包括固定套、滑套、变幅杆和换能器，滑套设置在固定套内，滑套与固定套通过支点销连接，变幅杆和换能器设置在滑套中，换能器连接在变幅杆的后端，变幅杆前部伸出滑套，固定套后部设置有作用在滑套上的多个弹力机构。该超声波金属表面加工刀具的详细结构请参见申请号为2015107072895的专利申请，此设计的好处在于，利用该该超声波金属表面加工刀具固定套后部的多个弹力机构来调节工具头不同方向上的法向力，配合本申请中工具头前端独特的结构可作用于待加工工件的不同表面，相比现有的刀具头，其具有明显优势，实现了一个刀具头加工多个表面的作用，在加工复杂表面的工件时，无需频繁更换刀具头，提高了加工效率。
使用时，将超声波金属表面加工装置上的变幅杆前端与工具头接触，将工具头的前部伸入内孔或沟槽中或贴合轴类零件的圆柱面，启动超声波金属表面加工装置，变幅杆对工具头高频振动，移动超声波金属表面加工装置或工件即可实现整个内孔或沟槽侧面的超声波加工。
本发明的有益效果在于：
1.本发明中工具头的外圆面呈多弧面圆滑过渡连接结构，能够与内孔或沟槽的侧面及根部相贴合，特别是与内孔台阶端面、轴类零件的圆柱面都可以进行贴合加工，相比传统的刀具头，实现了一个刀具头加工多个表面的作用，在加工复杂表面的工件时，无需频繁更换刀具头，降低了成本，提高了加工效率，进而达到最佳加工效果。
2.由于本发明中工具头的外圆面呈多弧面圆滑过渡连接结构，其能够与待加工面垂直接触，致使工具头施加在工件表面上的力为垂直作用力，大大提高了加工效率，加工效果更好，同时工具头的R弧更大，加工效率高，效果好。
附图说明
图1为本发明超声波加工刀具头的剖面图；
图2为图1中A部分的放大图；
图3为本发明超声波加工刀具头的立体图；
图4为本发明超声波加工刀具头的立体图；
图5为本发明超声波加工刀具头的立体图；
图6为本发明超声波加工刀具头的立体图；
图7为本发明刀具头加工轴类工件外圆的示意图；
图8为本发明刀具头加工轴类工件端面的示意图；
图9为本发明刀具头加工轴类工件R弧的示意图；
图10为本发明刀具头加工内孔侧面的示意图；
图11为本发明刀具头加工内孔底面的示意图；
其中：1、工具座；2、工具头；201、小圆弧面；202、大圆弧面；203、大圆弧面；3、定位块；4、调节螺钉；5、内孔。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1至图6所示，一种超声波加工刀具头，包括包括工具座1及设置在工具座上的工具头2、定位块3和调节螺钉4，工具座1的前端加工有一个工具头安装孔，工具座1内设有一个容纳超声波金属表面加工装置中变幅杆的内孔5，工具头安装孔与其内孔5相通，工具头2通过定位块3安装在工具头安装孔中，并通过调节螺钉4固定，工具头2的外圆面包括小圆弧面201和两侧大圆弧面202、203，小圆弧面201与两侧大圆弧面202、203圆滑过渡连接，工具头2的轴线与工具座的内孔5轴线夹角大于0度小于90度，本实施例中工具头2的轴线与工具座的内孔5轴线夹角为45度，小圆弧面的半径为0.5mm，大圆弧面的半径为10mm。
本实施例提供的超声波加工刀具头不仅可以加工内孔或沟槽的侧面及根部，同时也可以加工内孔的台阶端面和轴类零件的圆柱面，具体包括外圆柱面、圆锥面、端面、外圆柱面和端面间的R弧、内孔及端面、内孔和端面间的R弧面，且可加工到台阶轴的根部，如图7至图11所示的加工示意图。而传统的加工刀具头存在加工效率低，且不能加工到台阶轴的根部的问题，本发明刀具头的R弧更大，加工效率高、效果好，在不用更换刀具头的情况下，可以加工更多的作业面，大大提高了加工效率。
实施例2：
一种超声波加工刀具头，结构如实施例1所述，其不同之处在于：小圆弧面的半径为2mm，所述大圆弧面的半径为100mm。
实施例3：
本实施例提供一种如实施例1所述的超声波加工刀具头的使用方法，包括以下步骤，
(1)将实施例1中的超声波加工刀具头安装在申请号为2015107072895的超声波金属表面加工刀具上，使超声波金属表面加工刀具的变幅杆前端穿入工具座1的内孔5与工具头2接触；
(2)调整超声波金属表面加工刀具上的弹力机构使刀具头施加在待加工工件表面的法向力符合预设要求；
(3)将工具头2的前部贴合待加工工件的作业面，超声波金属表面加工刀具启动后，变幅杆对工具头2高频振动，移动超声波金属表面加工刀具或工件即可实现对待加工工件作业面的超声波加工。
其中，本实施例所用到的超声波金属表面加工刀具包括固定套、滑套、变幅杆和换能器，滑套设置在固定套内，滑套与固定套通过支点销连接，变幅杆和换能器设置在滑套中，换能器连接在变幅杆的后端，变幅杆前部伸出滑套，固定套后部设置有作用在滑套上的多个弹力机构。该超声波金属表面加工刀具的详细结构请参见申请号为2015107072895的专利申请。利用该超声波金属表面加工刀具固定套后部的多个弹力机构来调节工具头不同方向上的法向力，配合本申请中工具头前端独特的结构可作用于待加工工件的不同表面，使工具头作用在待加工表面上的力为垂直作用力，相比现有的刀具头，其具有明显优势，实现了一个刀具头加工多个表面的作用，在加工复杂表面的工件时，无需频繁更换刀具头，提高了加工效率。
Claims (7)
1.一种超声波加工刀具头，包括工具座及设置在工具座上的工具头，其特征在于，所述工具头嵌入设置在工具座的前端，工具座内设有连接工具头的内孔，所述工具头的外圆面包括小圆弧面和两侧大圆弧面，所述小圆弧面与两侧大圆弧面圆滑过渡连接。
2.如权利要求1所述的超声波加工刀具头，其特征在于，所述工具头的轴线与工具座的内孔轴线夹角大于0度小于90度。
3.如权利要求2所述的超声波加工刀具头，其特征在于，所述工具头的轴线与工具座的内孔轴线夹角为45度。
4.如权利要求1所述的超声波加工刀具头，其特征在于，所述刀具头还包括定位块，所述工具头嵌入设置在工具座的前端并通过定位块固定。
5.如权利要求1所述的超声波加工刀具头，其特征在于，所述小圆弧面的半径为0.5-2mm，所述大圆弧面的半径为10-100mm。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的超声波加工刀具头的使用方法，包括以下步骤，
(1)将超声波加工刀具头安装在超声波金属表面加工刀具上，使超声波金属表面加工刀具的变幅杆前端穿入工具座的内孔与工具头接触；
(2)调整超声波金属表面加工刀具上的弹力机构使刀具头施加在待加工工件表面的法向力符合预设要求；
(3)将工具头的前部贴合待加工工件的作业面，超声波金属表面加工刀具启动后，变幅杆对工具头高频振动，移动超声波金属表面加工刀具或工件即可实现对待加工工件作业面的超声波加工。
7.如权利要求6所述的超声波加工刀具头的使用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述超声波金属表面加工刀具包括固定套、滑套、变幅杆和换能器，滑套设置在固定套内，滑套与固定套通过支点销连接，变幅杆和换能器设置在滑套中，换能器连接在变幅杆的后端，变幅杆前部伸出滑套，固定套后部设置有作用在滑套上的多个弹力机构。
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