CN106964798A - 一体化振动切削刀具 - Google Patents

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    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/16—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • B23B27/1614—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped with plate-like cutting inserts of special shape clamped against the walls of the recess in the shank by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert
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Abstract

本发明涉及一种一体化振动切削刀具，属于机床装夹的切削刀具领域。包括刀体、切削刀片、压电陶瓷片、导电极片及固定端盖，其特征在于，刀体上设有隔振槽和装夹体，装夹体通过刀体振动节点同刀体连成一体，切削刀片装夹在刀体前端，压电陶瓷片和导电极片通过固定端盖和固定螺栓压紧固定在刀体后端。本发明结构小巧紧凑，可以自由装夹。另外，整个装置外形尺寸可以做到同普通切削刀具完全一致，可以完全代替普通切削刀具实现在普通标准机床上装夹，可以简单的象普通切削刀具一样多刀位自动换刀，实现多元化复杂加工。

Description

一体化振动切削刀具
技术领域
本发明涉及机床装夹的切削刀具领域，详细地讲是一种一体化振动切削刀具。
背景技术
众所周知，振动切削加工是20 世纪60 年代发展起来的一种先进制造技术，它是给刀具以适当的方向、一定的频率和振幅的振动， 使刀具和工件发生间断性的接触，改变了刀具和被加工材料之间的空间与时间存在条件， 从而改变了切削机理。解决了传统切削加工中固有的难题，取到了优良的切削效果。与普通切削相比，振动切削具有切削力小、切削热量低、工件表面质量高、切屑处理容易、刀具耐用度提高、加工稳定、生产效率高等优点。振动切削加工作为精密加工和难加工材料加工中的一种新技术， 它的切削效果已经得到世界各国的一致认可， 公认为它是传统加工技术的一个质飞跃。
目前振动切削装置结构按驱动形式分有主要有共振型和非共振型两种。
非共振型振动切削装置，由于刀具工作在非谐振状态，驱动效率较低，振动力度较小，很难实现大功率，大振幅振动效果。令外，目前非共振型振动切削装置结构都非常复杂，体积也较大，外形结构不适合在常规通用机床直接装夹，更不方便自动换刀操作，还会出现加工碰刀的问题，很多工件结构都加工不出来，大部分只能用于专用机床上对一些特定工件的加工，而且整个装置价格昂贵，很难广泛推广。
共振型振动切削装置，由于刀具工装在谐振状态，驱动效率较高，很容易实现大力度，大振幅的振动效果。目前共振型振动切削装置主要由振动驱动换能器，变幅杆，刀体和固定调节装置四块分体机构组成，振动驱动换能器把电信号转化为机械振动，经变幅杆振幅放大后传给刀体实现振动切削，固定调节装置作用是把整套结构固定在机床上，并能进行一定位置的调节。共振型振动切削装置只有装置的振动节点上才是适合装夹的零振幅点，但是刀体振动节点是固定的，而且节点位置结构尺寸也有局限性。为了保证装置装夹精度和装夹刚性，目前整个装置振的结构大部分设计的非常复杂，刀具切削位置角度调节很麻烦，甚至无法调节。在常规通用机床上很难直接装夹，更难实现多刀位自动换刀，经常出现工件同整个装置碰撞打架的问题，很多工件结构都加工不出来，无法完全取代常规切削刀具，大部分只适用于专用机床上对一些特定的工件的加工，而且整个装置造价较高，应用推广也很难。
所以说现有的振动切削装置，很难满足常规通用机床自动换刀和装夹要求，更无法完全取代常规切削刀具。应用推广受到局限。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种一体化振动切削刀具，结构小巧紧凑，可以自由装夹。另外，整个装置外形尺寸可以做到同普通切削刀具完全一致，可以完全代替普通切削刀具实现在普通标准机床上装夹，可以简单的象普通切削刀具一样多刀位自动换刀，实现多元化复杂加工。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一体化振动切削刀具，包括刀体、切削刀片、压电陶瓷片、导电极片及固定端盖，其特征在于，刀体上设有隔振槽和装夹体，装夹体通过刀体振动节点同刀体连成一体，切削刀片装夹在刀体前端，压电陶瓷片和导电极片通过固定端盖和固定螺栓压紧固定在刀体后端。
本发明还可通过如下措施来实现：所述刀体振动节点是指分布在刀体上的零振幅点位置。所述的隔振槽分布在固定装夹体和刀体之间，把刀体振动的部位同装夹体隔离开，阻隔振动能量传递给装夹体。
本发明的有益效果是，将常规振动切削装置的固定装夹结构，驱动换能器机构，变幅杆机构，切削刀体机构设计融合在一体，结构极其小巧紧凑，可以自由装夹。另外，整个装置外形尺寸可以做到同普通切削刀具完全一致，可以完全代替普通切削刀具实现在普通标准机床上装夹，可以简单的象普通切削刀具一样多刀位自动换刀，实现多元化复杂加工，这是现有的振动切削装置几乎达不到的。工作效率高，很小的结构也可以实现大功率，大振幅振动切削。结构简单，成本低廉，切削角度位置可方便自由调节，可以低成本的实现普通机床的高效率，高精密加工，容易并适合大范围推广。可以完全取代普通切削刀具，可在车削、铣削、刨削、镗削、抛光、光整等加工领域广泛应用，应用前景十分宽广。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施实例1整体结构原理图
图2是本发明实施实例1刀体的结构原理图
图3是图2的A-A剖视图
图4是本发明实施实例1刀体的组合原理图
图5是本发明实施实例2整体结构原理图
图6是本发明实施实例2刀体的结构原理图
图7是图6的B-B剖视图
图8是本发明实施实例3整体结构原理图
图9是本发明实施实例3刀体的结构原理图。
图中 1.刀体，1a.装夹体，1b.刀体振动节点，1c.隔振槽，1d.固定螺纹孔，1e.间隙，1f.弹性隔振板，2.切削刀片，3.锁紧螺钉，4.压电陶瓷片， 5.导电极片，6.固定端盖，7.固定螺栓。8.刀杆。
具体实施方式
实施实例1
如图1、图2、图3、图4所示，包括刀体1，切削刀片2，压电陶瓷片4，导电极片5，固定端盖6，固定螺栓7。刀体1上设有隔振槽1c和装夹体1a，装夹体1a通过刀体振动节点1b同刀体1连成一体，切削刀片2通过锁紧螺钉3固定装夹在刀体1前端，压电陶瓷片4和导电极片5通过固定端盖6和固定螺栓7经刀体1上的固定螺纹孔1d压紧固定在刀体1后端。
所述刀体振动节点1b是指分布在刀体1上的零振幅点位置。
所述的隔振槽1c分布在固定装夹体1a和刀体1之间，把刀体1振动的部位同装夹体1a隔离开，阻隔振动能量传递给装夹体1a。
如图2示，所述的装夹体1a分布在刀体1四周，适用于固定装夹。装夹体1a外形尺寸可以设计同普通标准切削刀具一致，从而可以替代普通标准切削刀具。
本实施实例中，如图3、图4所示，刀体1可以由刀杆8和装夹体1a组合构成，并在刀体振动节点1b位置通过焊接或胶接连接为一体。刀杆8和装夹体1a组合后，自然构成一环绕刀体1的方形隔振槽1c。
工作时，频率同整个刀具谐振频率一致的电信号经导电极片5传给压电陶瓷片4转化为机械振动，又经过刀体1振幅放大后，驱动切削刀片2按一定的振幅和振动方式振动，实现共振型振动切削。
实施实例2
如图5、图6、图7所示，包括刀体1，切削刀片2，压电陶瓷片4，导电极片5，固定端盖6，固定螺栓7。刀体1上设有隔振槽1c和装夹体1a，装夹体1a通过刀体的刀体振动节点1b同刀体1连成一体，切削刀片2通过锁紧螺钉3固定装夹在刀体1前端，压电陶瓷片4和导电极片5通过固定端盖6和固定螺栓7经刀体1上的固定螺纹孔1d压紧固定在刀体1后端。
所述刀体振动节点1b是指分布在刀体1上的零振幅点位置。
所述的隔振槽1c分布在固定装夹体1a和刀体1之间，把刀体1振动的部位同装夹体1a隔离开，阻隔振动能量传递给装夹体1a。
本实施实例中，刀体1通过线切割机床在四面割出四个方型的隔振槽1c，从而自然形成四个装夹体1a，装夹体1a分布在刀体1四周，通过刀体振动节点1b同刀体1相连，适用于固定装夹。装夹体1a外形尺寸可以设计同普通标准切削刀具一致，从而可以替代普通标准切削刀具。
工作时，频率同整个刀具谐振频率一致的电信号经导电极片5传给压电陶瓷片4转化为机械振动，又经过刀体1振幅放大后，驱动切削刀片2按一定的振幅和振动方式振动，实现共振型振动切削。
实施实例3
如图8和图9示，包括刀体1，切削刀片2，压电陶瓷片4，导电极片5，固定端盖6，固定螺栓7。刀体1上设有隔振槽1c和装夹体1a，装夹体1a通过刀体的刀体振动节点1b同刀体1连成一体，切削刀片2通过锁紧螺钉3固定装夹在刀体1前端，压电陶瓷片4和导电极片5通过固定端盖6和固定螺栓7经刀体1上的固定螺纹孔1d压紧固定在刀体1后端。
所述刀体振动节点1b是指分布在刀体1上的零振幅点位置。
所述的隔振槽1c分布在固定装夹体1a和刀体1之间，把刀体1振动的部位同装夹体1a隔离开，阻隔振动能量传递给装夹体1a。
本实施实例中，刀体1通过线切割机床在上下两面割出两个方型的齿型隔振槽1c，从而自然形成了两个上下装夹体1a，在装夹体1a上还分布多条弹性隔振板1f，弹性隔振板1f同刀体1保持间隙1e，弹性隔振板1f属于装夹体1a的一部分，间隙1e属于齿型隔振槽1c的一部分，装夹体1a通过刀体振动节点1b同刀体1相连，适用于固定装夹。固定装夹时，部分间隙1e变为零，弹性隔振板1f阻隔振的同时支撑了装夹体1a，增加装夹体1a的刚性。
工作时，频率同整个刀具谐振频率一致的电信号经导电极片5传给压电陶瓷片4转化为机械振动，又经过刀体1振幅放大后，驱动切削刀片2按一定的振幅和振动方式振动，实现共振型振动切削。
本文中所述的具体实施实例，仅仅是对本发明的精神的进一步阐述，本发明所属领域的技术人员可以对所描述的具体实施实例做各种各样的修改或补充，但这并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种一体化振动切削刀具，包括刀体、切削刀片、压电陶瓷片、导电极片及固定端盖，其特征在于，刀体上设有隔振槽和装夹体，装夹体通过刀体振动节点同刀体连成一体，切削刀片装夹在刀体前端，压电陶瓷片和导电极片通过固定端盖和固定螺栓压紧固定在刀体后端。
2.根据权利要求1所述一体化振动切削刀具，其特征在于所述的刀体振动节点是指分布在刀体上的零振幅点位置。
3.根据权利要求1所述一体化振动切削刀具，其特征在于所述的隔振槽分布在固定装夹体和刀体之间，把刀体振动的部位同装夹体隔离开，阻隔振动能量传递给装夹体。
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