CN109261478A - 具有减振和密封功能的超声钻磨铣削方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削方法及系统，其变幅杆法兰盘上开设环形槽和隔振槽。环形槽内的密封圈用于法兰盘与刀柄内侧配合时起密封减振作用，销钉固结与法兰盘的销孔内与刀柄上的销孔配合，防止变幅杆的转动，法兰两侧面的隔振槽减弱变幅杆的振动向法兰盘的传递。在压盖与变幅杆法兰间添加非金属材料垫圈，阻止法兰盘的振动通过连接刀柄的压盖螺母向刀柄传递；装配时将压盖端面和螺纹涂上密封胶。变幅杆前端通过弹簧夹头和压帽将磨头、钻头、铣刀装夹于前端。本发明根据全谐振理论进行设计，根据不同类型的钻头、磨头、铣刀，设计变幅杆的几何尺寸，必要时修整刀具，使三种加工方式下的谐振频率趋于一定范围、频率相协调。
Description
技术领域：
本发明涉及一种超声振动加工设备，特别涉及具有减振和密封功能的，可以方便更换加工工具实现不同加工方式转换的超声钻磨铣削系统。
背景技术：
随着现代材料科学的快速发展，各种各样的材料及其复合材料在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域的应用越来越广，同时大部分复合材料和特殊工用的材料的加工问题急剧出现。超声加工技术在硬脆材料及各种复合材料的加工方面优势也越来越明显。超声振动加工是在普通铣削、磨削、钻削等加工方法的基础上对的刀具或工件施以高频振动而形成的加工技术。其应用越来越广，辅助加工种类越来越多，实验表明在超声辅助加工形式下，被加工表面可以获得较好的表面微观结构和抗疲劳性，具有良好的加工效率和加工质量，并延长刀具的使用寿命。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足提供一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削系统，极大减小或消除变幅杆的振动对超声刀柄的影响，保证机床主轴的精度。
本发明的技术方案是：
一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削方法，包括以下步骤：
a、在变幅杆的前端通过压帽和弹簧夹头装夹不同的刀具，加工过程中只需更换刀具即可实现钻、磨、铣三种加工方式的切换；
b、变幅杆采用纵振锥杆或直杆形式，或采用在直杆和锥杆上设置螺旋槽的纵扭复合杆，振动节点处设置法兰盘，利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使换能器和变幅杆构成一体式振动单元；
c、在法兰盘与换能器连接侧开设环槽，用于放置O型密封圈，同时在法兰盘另一侧开设另一隔振槽，使之与安装密封圈的环槽形成一对，起到隔振作用，以减弱变幅杆的振动传向法兰盘；在法兰盘与刀柄上开设销孔，安装销钉，从而防止变幅杆的转动；
d、变幅杆法兰盘与超声刀柄内侧紧密配合，在压盖与法兰盘之间添加非金属材料环形垫圈，通过压盖将变幅杆固定于刀柄中，以避免变幅杆法兰盘的振动通过与刀体连接的压盖螺纹向刀柄传递，装配时在压盖端面和与刀体连接的螺纹之间涂密封胶进行密封，以防止沿压盖端面和螺纹部位向刀体内渗水，无线传输盘与换能器相连，装配于刀柄外侧；
e、根据全谐振理论进行设计，根据不同类型的钻头、磨头、铣刀，设计变幅杆的几何尺寸，必要时修整刀具，使三种加工方式下的谐振频率趋于一定范围、频率相协调。
在超声刀柄内侧开设销孔，通过固定在变幅杆法兰盘上的销钉与刀柄上的销孔配合，以防止压紧螺母压紧时变幅杆的转动。无线传输盘与刀柄实行过盈配合，与刀柄结合处打孔，使感应线圈与换能器连接。
一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削系统，包括变幅杆、换能器、超声刀柄和无线传输盘，利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使所述换能器和变幅杆构成一体式振动单元；所述变幅杆上设置有法兰盘，所述法兰盘与所述换能器的连接侧开设环槽，用于放置O型密封圈，所述法兰盘的另一侧开设隔震槽，该隔振槽与所述环槽相对应，所述法兰盘与超声刀柄上开设销孔，二者通过将销钉连接，所述换能器和变幅杆位于所述超声刀柄的内腔中，所述变幅杆的小端设置有螺纹段，该螺纹段的内侧设置有环形聚四氟乙烯垫圈和压盖螺母，所述螺纹段、四氟乙烯垫圈和压盖螺母的端面上涂密封胶，进行间隙密封，所述无线传输盘与换能器相连，装配于所述超声刀柄的外侧，所述螺纹段的外侧设置有弹簧夹头，所述弹簧夹头通过压帽与不同的刀具固定连接，加工过程中只需更换刀具即可实现钻、磨、铣三种加工方式的切换。
所述变幅杆采用纵振锥杆或直杆形式，或采用在直杆和锥杆上设置螺旋槽的纵扭复合杆，振动节点处设置法兰盘。所述超声刀柄内侧开设销孔，通过固定在变幅杆法兰盘上的销钉与刀柄上的销孔配合，以防止压紧螺母压紧时变幅杆的转动。
所述无线传输盘与超声刀柄实行过盈配合，与超声刀柄结合处打孔，使感应线圈与换能器连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用全谐振设计理论对超声平面钻磨铣削系统进行设计，将钻头、磨头、铣刀三种加工工具统一设计，使三者可以在一定范围内谐振，便于超声加工方式的转换。
2、本发明采用开设隔振槽及添加O型密封圈和环形垫圈的方式，实现减振和密封的功能，从而极大减小变幅杆的振动对超声刀柄的影响，即减小了刀柄后端锥部或拉钉的振动对机床主轴的影响。
3、本发明设计合理，实现超声钻削、磨削、铣削三种加工方式的简捷转换，结构合理，实用性强，易于推广实施，具有良好的经济效益。
附图说明：
图1为带磨头超声磨削系统装配示意图；
图2为带磨头超声磨削系统爆炸示意图；
图3为纵振锥杆变幅杆半剖示意图；
图4为纵扭复合锥杆变幅杆示意图；
图5为带铣刀超声铣削装配示意图；
图6为带钻头超声钻削装配示意图。
具体实施方式：
实施例：参见图1-图6，图中，1-无线传输盘，2-超声刀柄，3-O型密封圈，4-销钉，5-换能器，6-变幅杆，7-环形垫圈，8-压盖，9-弹簧夹头，10-压帽，11-小磨头，12-环形槽，13-销孔，14-隔振槽,15-铣刀，16-钻头。
超声振动变幅器由换能器5，变幅杆6组成，紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆6连接在一起，使换能器5和变幅杆6构成超声振动变幅器。装配时，需将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片进行丙酮清洗，保证连接面的洁净度。
在变幅杆6的法兰盘上开设环形槽12以放置O型密封圈3，销孔13装配销钉4，在变幅杆6与超声刀柄2装配时，需准确控制压盖8的预紧力，保证O型密封圈3与超声刀柄2的内侧接触面紧密配合，达到密封的功效，同时在环形垫圈7与压盖8螺纹端面之间涂密封胶，进一步保证密封的效果；销钉4与变幅杆法兰过盈配合，与刀体上销孔间隙配合，从而防止变幅杆6的法兰在端盖压紧受力情况下的转动。
通过弹簧夹头9和压帽10可将小磨头11、铣刀15和钻头16分别装夹于变幅杆6的前端，组成超声振动加工系统。装配前需确定三种刀具的伸出长度，以保证三者谐振频率靠近。
在超声刀柄2与无线传输盘1接触部分打孔，用于无线传输盘1与换能器5的连接，无线传输盘1与超声刀柄2的配合施行过盈配合，将无线传输盘1固定于超声刀柄2外侧。
本发明根据全谐振理论进行设计，根据不同类型的钻头、磨头、铣刀，设计变幅杆的几何尺寸，必要时修整刀具，使三种加工方式下的谐振频率趋于一定范围、频率相协调。
以上所述，仅是本发明的较佳实施范例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削方法，包括以下步骤：
a、在变幅杆的前端通过压帽和弹簧夹头装夹不同的刀具，加工过程中只需更换刀具即可实现钻、磨、铣三种加工方式的切换；
b、变幅杆采用纵振锥杆或直杆形式，或采用在直杆和锥杆上设置螺旋槽的纵扭复合杆，振动节点处设置法兰盘，利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使换能器和变幅杆构成一体式振动单元；
c、在法兰盘与换能器连接侧开设环槽，用于放置O型密封圈，同时在法兰盘另一侧开设另一隔振槽，使之与安装密封圈的环槽形成一对，起到隔振作用，以减弱变幅杆的振动传向法兰盘；在法兰盘与刀柄上开设销孔，安装销钉，从而防止变幅杆的转动；
d、变幅杆法兰盘与超声刀柄内侧紧密配合，在压盖与法兰盘之间添加非金属材料环形垫圈，通过压盖将变幅杆固定于刀柄中，以避免变幅杆法兰盘的振动通过与刀体连接的压盖螺纹向刀柄传递，装配时在压盖端面和与刀体连接的螺纹之间涂密封胶进行密封，以防止沿压盖端面和螺纹部位向刀体内渗水，无线传输盘与换能器相连，装配于刀柄外侧；
e、根据全谐振理论进行设计，根据不同类型的钻头、磨头、铣刀，设计变幅杆的几何尺寸，必要时修整刀具，使三种加工方式下的谐振频率趋于一定范围、频率相协调。
2.根据权利要求1所述一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削方法，其特征是：在超声刀柄内侧开设销孔，通过固定在变幅杆法兰盘上的销钉与刀柄上的销孔配合，以防止压紧螺母压紧时变幅杆的转动。
3.根据权利要求1所述一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削方法，其特征是：无线传输盘与刀柄实行过盈配合，与刀柄结合处打孔，使感应线圈与换能器连接。
4.一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削系统，包括变幅杆、换能器、超声刀柄和无线传输盘，其特征是：利用紧固螺栓将后盖板、压电陶瓷片、铜电极片及变幅杆连接在一起，使所述换能器和变幅杆构成一体式振动单元；所述变幅杆上设置有法兰盘，所述法兰盘与所述换能器的连接侧开设环槽，用于放置O型密封圈，所述法兰盘的另一侧开设隔震槽，该隔振槽与所述环槽相对应，所述法兰盘与超声刀柄上开设销孔，二者通过将销钉连接，所述换能器和变幅杆位于所述超声刀柄的内腔中，所述变幅杆的小端设置有螺纹段，该螺纹段的内侧设置有环形聚四氟乙烯垫圈和压盖螺母，所述螺纹段、四氟乙烯垫圈和压盖螺母的端面上涂密封胶，进行间隙密封，所述无线传输盘与换能器相连，装配于所述超声刀柄的外侧，所述螺纹段的外侧设置有弹簧夹头，所述弹簧夹头通过压帽与不同的刀具固定连接，加工过程中只需更换刀具即可实现钻、磨、铣三种加工方式的切换。
5.根据权利要求4所述具有减振和密封功能的超声钻磨铣削系统，其特征是：所述变幅杆采用纵振锥杆或直杆形式，或采用在直杆和锥杆上设置螺旋槽的纵扭复合杆，振动节点处设置法兰盘。
6.根据权利要求5所述具有减振和密封功能的超声钻磨铣削系统，其特征是：所述超声刀柄内侧开设销孔，通过固定在变幅杆法兰盘上的销钉与刀柄上的销孔配合，以防止压紧螺母压紧时变幅杆的转动。
7.根据权利要求4所述一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削系统，其特征是：所述无线传输盘与超声刀柄实行过盈配合，与超声刀柄结合处打孔，使感应线圈与换能器连接。
8.根据权利要求4所述一种具有减振和密封功能的超声钻磨铣削系统，其特征是：根据全谐振理论进行设计，根据不同类型的钻头、磨头、铣刀，设计变幅杆的几何尺寸，必要时修整刀具，使三种加工方式下的谐振频率趋于一定范围、频率相协调。
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