CN113477958A - 可更换刀片式超声车刀 - Google Patents
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Abstract
本专利公布了一种可更换刀片式超声车刀，包括超声换能变幅机构、壳体(1)和超声波发生器(18)，超声变幅换能机构固定在壳体(1)内，变幅杆(8)的前端从壳体(1)前端伸出；在壳体(1)前端面与变幅杆(8)之间设置有密封装置；电极片(5)与超声波发生器(18)通过传输线(17)电连接；在所述变幅杆(8)的前端设置有刀片槽和定位螺纹孔，通过定位螺钉(10)将刀片(9)与变幅杆(8)固定连接；在所述壳体(1)上固定连接有装夹块(14)；其优点是：刀片更换方便，工作效率高，加工和使用成本较低；提高了刀具的机械刚性，降低超声能量传递损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种机床刀具，特别涉及一种可更换刀片式超声车刀。
背景技术
随着科学技术和工业生产的快速发展，硬脆材料、黏性材料、复合材料等难加工材料发展迅速，在航空、航天、军工、船舶、汽车、机械工程等高端制造业凭借优良的性能被广泛应用。但是其较差的加工性能对机械加工提出新的挑战，难加工问题日益凸显；近年来超声车削技术在难加工材料加工方面获得了较好的加工效果，然而传统超声车刀是把车刀用螺栓连接在变幅杆上或将车刀焊接在变幅杆上，前者，螺栓连接使超声能量传递损耗严重并会降低车刀刚性，影响超声加工性能；后者，只能焊接一种材质的车刀，并且车刀焊接后，导致刀具磨损后无法换刀，使刀具使用成本过高；因此传统超声车刀很难满足工程实际应用的需求。
发明内容
本专利的目的就是设计一种可更换刀片式超声车刀，解决现有技术存在的超声能量传递损耗严重和超声车刀刀片不可更换问题，同时还可以解决车刀刚性差问题。
本专利的技术方案是：可更换刀片式超声车刀，其特征是：包括超声换能变幅机构、壳体和超声波发生器，所述超声换能变幅机构包括通过双头预紧螺栓从前到后依次串接的变幅杆、前盖板、压电陶瓷和电极片组件、后盖板、预紧螺母，在变幅杆的后端面上和前盖板上设置有与预紧双头螺栓相适配的螺纹孔，先通过预紧双头螺栓把压电陶瓷和电极片组件卡持在前盖板和后盖板之间并通过预紧螺母压紧，再把预紧双头螺栓的前端螺纹旋入变幅杆后端面上的螺纹孔内通过螺纹连接把变幅杆的后端与前盖板固定连接，并使前盖板紧紧贴合在变幅杆的后端面上；所述超声变幅换能机构通过变幅杆后端的连接部固定在壳体内，变幅杆的前端从壳体前端的开口伸出；在壳体前端面与变幅杆之间设置有密封装置；所述压电陶瓷和电极片组件的电极片与设置在壳体外的超声波发生器通过传输线电连接；在所述变幅杆的前端设置有刀片槽和定位螺纹孔，通过定位螺钉将刀片与变幅杆连接；在所述壳体上固定连接有装夹块；
所述密封装置包括密封盖板、密封圈和密封螺钉，在密封盖板上设置有变幅杆通过孔，在变幅杆通过孔的孔壁上设置有密封槽，密封圈安装在密封槽内，密封圈内径尺寸和相配合处变幅杆轴径尺寸相适应，通过密封螺钉将密封盖板固定在所述壳体的前端面；
在所述壳体上的设置有接线插头，所述传输线贯穿接线插头，所述传输线的内端与电极片电连接，外端与所述的超声波发生器电连接；
所述壳体上设置有连接槽，通过固定螺丝将装夹块固定连接在壳体的连接槽上；
所述变幅杆后端的连接部为设置在变幅杆后端外圆上的法兰盘，所述法兰盘通过固定螺钉固定连接在所述壳体内壁的台阶面上；
所述压电陶瓷和电极片组件是由多个交错布置压电陶瓷和电极片构成。
本发明专利的优点是：
1)变幅杆前端与刀片通过定位螺钉组成可拆卸连接，超声车刀可任意更换不同材质同规格的刀片，刀片更换方便，工作效率高，加工和使用成本较低；
2)将车刀刀体集成在变幅杆上，和传统超声车刀结构相比，提高了刀具的机械刚性；去掉了螺栓连接和焊接环节，使超声车刀机电耦合系数更高，大幅降低超声能量传递损耗，从而提升了加工性能；
3)本发明可根据使用要求，设计不同规格刀片槽尺寸，装夹不同规格的刀片，使超声车刀的工程应用方面通用性更好，适用范围更广。
附图说明
图1：本专利所述超声车刀结构示意图；
图2：密封装置结构示意图；
图中：1-壳体，2-预紧螺母，3-预紧双头螺栓，4-后盖板，5-电极片，6-压电陶瓷，7-前盖板，8-变幅杆，9-刀片，10-定位螺钉，11-固定螺钉，12-密封圈，13-密封盖板，14-装夹块，15-固定螺丝，16-接线插头，17-传输线，18-超声波发生器，19-密封螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本专利进行详细说明。
如图1所示，本发明所述可更换刀片式超声车刀，包括超声换能变幅机构、壳体1、密封装置、超声波发生器18等。超声换能变幅机构包括预紧螺母2、预紧双头螺栓3、后盖板4、电极片5、压电陶瓷6、前盖板7、变幅杆8，变幅杆8、前盖板7、压电陶瓷和电极片组件、后盖板4、预紧螺母2通过双头预紧螺栓3从前到后依次固定串接，在变幅杆8的后端面上和前盖板7的中央设置有与预紧双头螺栓3的螺纹直径相适配的螺纹孔，先通过预紧双头螺栓3把压电陶瓷和电极片组件卡持在前盖板7和后盖板4之间，并通过前盖板7与预紧螺母把压电陶瓷6、电极片5、后盖板4彼此压紧，再把预紧双头螺栓3的前端螺纹旋入变幅杆8后端面上的螺纹孔内通过螺纹连接把变幅杆8的后端与前盖板7固定连接，并使前盖板7的前端面紧紧贴合在变幅杆8的后端面上；壳体1的前端开口，前端面内圆弧向内凹陷在内壁上形成一环形台阶面，把超声变幅换能机构置于壳体1内，所述变幅杆8后端设置有法兰盘作为连接部，法兰盘通过固定螺钉11固定连接在所述壳体1内壁的台阶面上；变幅杆8的前端从壳体1前端的开口端伸出；在壳体1前端面与变幅杆8配合处设置有密封装置；如图2所示，所述密封装置包括密封盖板13、密封圈12和密封螺钉19，密封盖板13的外形与外壳1前端面相适应，在密封盖板13上设置有变幅杆通过孔，在变幅杆通过孔的孔壁上设置有密封槽，密封圈12安装在密封槽内，密封圈12内径尺寸和相配合处变幅杆轴径尺寸相适应，通过四个密封螺钉19将密封盖板13固定在所述壳体1的前端面。密封圈12可以防止使用过程中切削液或冷却液进入刀体内部产生故障或危险。
在变幅杆8的前端设置有刀片槽和定位螺钉孔，刀片槽尺寸与所述刀片的安装定位尺寸相适应，通过定位螺栓10将车刀的刀片9固定在变幅杆8上；变幅杆8取代了车刀的刀体，即把车刀的刀体集成在变幅杆8前端，一体化制造，减少能量损失，有利于更好地传输超声波能量。车床切削用刀片9通过定位螺钉10与变幅杆8构成可拆卸连接，方便更换不同材质和规格的刀片9，或者刀片9磨损后用于更换新的刀片9。实际应用中，可以在变幅杆8的前端设置多个不同规格的刀片槽和定位螺钉孔，以方便更换不同尺寸规格的刀片9。其中，不同的刀片槽可以共用同样的定位螺钉孔。根据使用要求，对刀片槽尺寸和依据刀片9规格型号进行设计，可装夹不同规格的刀片，使超声车刀的工程应用方面通用性更好，适用范围更广。
所述装夹块14用于把超声车刀安装在车床刀架上，装夹块14直接夹持在车床的刀架上，装夹简单便捷。在壳体1外表面设置有连接装夹块14的连接槽，装夹块14卡入连接槽内，通过两个固定螺丝15将装夹块14固定连接在连接槽上；连接槽设置在壳体上表面，也可以设置在壳体的下表面或侧面。本实施例中装夹块14设置在壳体1的上表面。
所述压电陶瓷和电极片组件是由多个交错布置压电陶瓷6和电极片5构成，压电陶瓷6和电极片5是超声换能装置的核心部件，一般选择2对或者4对组合。超声波发生器18作为能量发生装置，设置在壳体1外，通过传输线17与壳体1内的压电陶瓷和电极片组件的电极片5电连接；在所述壳体1上设置有接线插头16，所述传输线17贯穿接线插头16，所述传输线17的内端与电极片5电连接，外端与所述的超声波发生器18电连接；
本发明将车刀刀体集成在变幅杆上，不但提高了车刀刀柄的刚性，同时还将超声能量传递损耗降到最低；通过设置在变幅杆8上的刀片槽和定位螺钉10，可任意更换不同材质同规格的刀片9，刀片9更换方便，大幅提高工作效率，同时降低加工和使用成本。
Claims (6)
1.可更换刀片式超声车刀，其特征是：包括超声换能变幅机构、壳体(1)和超声波发生器(18)，所述超声换能变幅机构包括通过预紧双头螺栓(3)从前到后依次串接的变幅杆(8)、前盖板(7)、压电陶瓷和电极片组件、后盖板(4)、预紧螺母(2)，在变幅杆(8)的后端面上和前盖板(7)上设置有与预紧双头螺栓(3)相适配的螺纹孔，先通过预紧双头螺栓(3)把压电陶瓷和电极片组件卡持在前盖板(7)和后盖板(4)之间并通过预紧螺母(2)压紧，再把预紧双头螺栓(3)的前端螺纹旋入变幅杆(8)后端面上的螺纹孔内通过螺纹连接把变幅杆(8)的后端与前盖板(7)固定连接，并使前盖板(7)紧紧贴合在变幅杆(8)的后端面上；所述超声变幅换能机构通过变幅杆(8)后端的连接部固定在壳体(1)内，变幅杆(8)的前端从壳体(1)前端的开口伸出；在壳体(1)前端面与变幅杆(8)之间设置有密封装置；压电陶瓷与电极片组件的电极片(5)与设置在壳体(1)外的超声波发生器(18)通过传输线(17)电连接；在所述变幅杆(8)的前端设置有刀片槽和定位螺纹孔，通过定位螺钉(10)将刀片(9)与变幅杆(8)固定连接；在所述壳体(1)上固定连接有装夹块(14)。
2.根据权利要求1所述的可更换刀片式超声车刀，其特征是：所述密封装置包括密封盖板(13)、密封圈(12)和密封螺钉(19)，在密封盖板(13)上设置有变幅杆通过孔，在变幅杆通过孔的孔壁上设置有密封槽，密封圈(12)安装在密封槽内，密封圈(12)内径尺寸和相配合处变幅杆轴径尺寸相适应，通过密封螺钉(19)将密封盖板(13)固定在所述壳体(1)的前端面。
3.根据权利要求1所述的可更换刀片式超声车刀，其特征是：在所述壳体(1)上的设置有接线插头(16)，所述传输线(17)贯穿接线插头(16)，所述传输线(17)内端与电极片(5)电连接，外端与所述的超声波发生器(18)电连接。
4.根据权利要求1所述的可更换刀片式超声车刀，其特征是：所述壳体(1)上设置有连接槽，通过固定螺丝(15)将装夹块(14)固定连接在壳体(1)的连接槽上。
5.根据权利要求1所述的可更换刀片式超声车刀，其特征是：所述变幅杆(8)后端的连接部为设置在变幅杆后端外圆上的法兰盘，所述法兰盘通过固定螺钉(11)固定连接在所述壳体(1)内壁台阶面上。
6.根据权利要求1所述的可更换刀片式超声车刀，其特征是：所述压电陶瓷和电极片组件是由多个交错布置压电陶瓷(6)和电极片(5)构成。
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