CN116586646A - 一种形性一体化超声车削组合刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种形性一体化超声车削组合刀具，属于机械特种加工技术领域。包括组合刀头、刀杆和超声刀柄，超声刀柄包括超声刀柄外壳。组合刀头与位于超声刀柄外壳内部底端的刀杆连接，刀杆上方连接有变幅杆，变幅杆的上方连接超声换能器，超声刀柄外壳外表面一侧设置有超声刀柄装夹块。本发明提供的一种形性一体化超声车削组合刀具，结构简单，易于操作，零件在加工时可以车削和超声表面强化同步进行，改善了先车削后强化的繁琐步骤，加工精度和效率大大提高。能够进行一次加工即可达到较高的表面精度，提高零件的表面加工质量。超声车刀和超声冲击头使用同一个超声刀柄，节约了空间，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及机械特种加工技术领域，尤其是涉及一种形性一体化超声车削组合刀具。
背景技术
车削加工是机械加工中应用最广泛的加工方式之一，主要用车刀对旋转的工件进行成形性切削加工，车刀也是切削加工中应用最广的刀具之一，其结构包括切削部和装夹部。
随着机械装备对零部件服役性能要求的日益提升，人们在保证零件的加工满足设计几何形状要求的同时，往往采用一些后续处理手段来提升所加工零件的性能，这些手段包括热处理、喷丸、超声强化、激光表面处理、表面渗碳/氮等等。
超声冲击工艺属于表面强化技术的一种，作为机加工的后续工序，可以使零件表面获得一层与基体组织和性能不同的强化层，较好地解决部分机械零件的磨损、腐蚀和疲劳问题。
虽然超声车削技术已被用于加工某些难加工材料，但其主要还是一种成形性加工，对材料表面的强化效果较弱，远不如单纯的表面强化技术。
因此，如何在实现机械零件成形加工的同时提高其性能，实现所谓的形性一体化加工，是本领域亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种形性一体化超声车削组合刀具，解决先车削后强化的步骤繁琐、加工精度和效率较低、结构复杂和占用空间大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种形性一体化超声车削组合刀具，包括组合刀头、刀杆和超声刀柄，所述超声刀柄包括超声刀柄外壳，所述组合刀头与位于所述超声刀柄外壳内部底端的所述刀杆连接，所述刀杆上方连接有变幅杆，所述变幅杆的上方连接有超声换能器，所述超声刀柄外壳表面一侧设置有超声刀柄装夹块。
优选的，所述超声刀柄通过电缆与超声波发生器连接，所述组合刀头与安装在机床卡盘上的工件接触进行加工。
优选的，所述组合刀头为双刀头结构。
优选的，所述组合刀头包括超声冲击头和车削刀片，所述超声冲击头位于所述车削刀片的一侧，所述车削刀片通过压片与刀杆体连接，所述刀杆体中央处环绕连接有刀杆拧紧螺母，所述刀杆拧紧螺母的一侧开设有刀杆拧紧螺纹。
优选的，所述超声波冲击头包括球形冲击头，所述球形冲击头的一侧开设有冲击头拧紧螺纹，所述球形冲击头通过所述冲击头拧紧螺纹连接在所述刀杆体前端。
优选的，所述球形冲击头前端伸出长度大于车削刀片前端伸出长度，二者距离差值为λ，依据切削量而定。
优选的，所述球形冲击头的直径为2-10mm。
因此，本发明采用上述结构的一种形性一体化超声车削组合刀具，具备以下有益效果：
(1)本发明涉及一种新型的形性一体化超声车削组合刀具。特别适用于需要提升表面质量的盘轴类零件的加工，主要应用于精车阶段。零件在加工时可以车削和表面强化同步进行，改善了先车削后强化的繁琐步骤，加工精度和效率大大提高。
(2)本发明涉及的新型车刀在精车阶段实现车削与表面强化一体，进行一次加工即可达到较高的表面精度，提高零件的表面加工质量。
(3)本发明在一个刀杆上集成了两种工艺方式，使超声车刀和超声冲击头使用同一个超声刀柄，结构紧凑，节约了空间，降低了成本。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种形性一体化超声车削组合刀具的结构示意图；
图2为本发明一种形性一体化超声车削组合刀具的超声刀柄结构示意图；
图3为本发明一种形性一体化超声车削组合刀具的超声刀柄剖视结构示意图；
图4为本发明一种形性一体化超声车削组合刀具的刀杆和组合刀头结构示意图；
图5为本发明一种形性一体化超声车削组合刀具的超声冲击头结构示意图；
附图标记
1、工件，2、超声刀柄，3、超声波发生器，4、机床卡盘，5、超声刀柄外壳，6、超声刀柄装夹块，7、组合刀头，701、刀杆，8、超声换能器，9、变幅杆，10、超声冲击头，11、车削刀片，12、压片，13、刀杆拧紧螺母，14、刀杆体，15、刀杆拧紧螺纹，16、球形冲击头，17、冲击头拧紧螺纹。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例
如图1-5所示，本发明提供了一种形性一体化超声车削组合刀具，包括组合刀头7、刀杆701和超声刀柄2，超声刀柄2包括超声刀柄外壳5，组合刀头7与位于超声刀柄外壳5内部底端的刀杆701连接，刀杆701上方连接有变幅杆9，变幅杆9的上方连接有超声换能器8，超声刀柄外壳5外表面一侧设置有超声刀柄装夹块6。超声刀柄2通过电缆与超声波发生器3连接，组合刀头7与安装在机床卡盘4上的工件1接触进行加工。组合刀头7为双刀头结构。组合刀头7包括超声冲击头10和车削刀片11，超声冲击头10位于车削刀片11的一侧，车削刀片11通过压片12与刀杆体14连接，刀杆体14中央处环绕连接有刀杆拧紧螺母13，刀杆拧紧螺母13的一侧开设有刀杆拧紧螺纹15。超声波冲击头10包括球形冲击头16，球形冲击头16的一侧开设有冲击头拧紧螺纹17，球形冲击头16通过冲击头拧紧螺纹17连接在刀杆体14前端。球形冲击头16前端伸出长度大于车削刀片11前端伸出长度，二者距离差值为λ，依据切削量而定。球形冲击头16的直径为2-10mm。
工作原理：先将待加工工件1固定装夹于车床卡盘4；将超声冲击头10和车削刀片11安装于刀杆7，用扳手将安装好的组合刀头连同刀杆14通过螺纹与变幅杆9刚性连接，然后将超声刀柄2通过超声刀柄装夹块6安装于车床刀架上；用电缆将固定好的超声刀柄2与超声波发生器3相连；通过操控车床控制机构调整刀具组件7与工件1相对位置，确保车削刀片11能先于球形冲击头16接触工件表面，完成工件1与刀具组件7的安装。同时开启车床电源和超声波发生器电源，调整车床转速，设定刀具组件7进给量和自动进给速率，调整球形冲击头16与车削刀片11刀尖距离λ，设置超声波发生器3参数，调整切屑液喷嘴至待加工位置，通过车床控制机构进行刀具组件7与工件1加工起始端的对刀过程，完成加工前的参数设置与对刀过程。开启切屑液泵送开关，打开超声刀柄振动开关，启动车床主轴使工件旋转，启动车床自动走刀机构，让刀具组件7沿着工件轴向运动，从而实现一边超声车削、一边超声表面冲击的集两种工艺于一体的复合加工过程。加工完成后撤回刀具，关闭切屑液泵送开关和超声刀柄振动开关，关闭车床电源和超声波发生器电源，拆卸加工完成的工件1。
因此，本发明采用上述的一种形性一体化超声车削组合刀具，结构简单，易于操作，零件在加工时可以车削和表面强化同步进行，改善了先车削后强化的繁琐步骤，加工精度和效率大大提高。能够进行一次加工即可达到较高的表面精度，提高零件的表面加工质量。超声车刀和超声冲击头使用同一个超声刀柄，节约了空间，降低了成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种形性一体化超声车削组合刀具，包括组合刀头、刀杆和超声刀柄，其特征在于：所述超声刀柄包括超声刀柄外壳，所述组合刀头与位于所述超声刀柄外壳内部底端的所述刀杆连接，所述刀杆上方连接有变幅杆，所述变幅杆的上方连接有超声换能器，所述超声刀柄外壳外表面一侧设置有超声刀柄装夹块。
2.根据权利要求1所述的一种形性一体化超声车削组合刀具，其特征在于：所述超声刀柄通过电缆与超声波发生器连接，所述组合刀头与安装在机床卡盘上的工件接触进行加工。
3.根据权利要求2所述的一种形性一体化超声车削组合刀具，其特征在于：所述组合刀头为双刀头结构。
4.根据权利要求3所述的一种形性一体化超声车削组合刀具，其特征在于：所述组合刀头包括超声冲击头和车削刀片，所述超声冲击头位于所述车削刀片的一侧，所述车削刀片通过压片与刀杆体连接，所述刀杆体中央处环绕连接有刀杆拧紧螺母，所述刀杆拧紧螺母的一侧开设有刀杆拧紧螺纹。
5.根据权利要求4所述的一种形性一体化超声车削组合刀具，其特征在于：所述超声波冲击头包括球形冲击头，所述球形冲击头的一侧开设有冲击头拧紧螺纹，所述球形冲击头通过所述冲击头拧紧螺纹连接在所述刀杆体前端。
6.根据权利要求5所述的一种形性一体化超声车削组合刀具，其特征在于：所述球形冲击头前端伸出长度大于车削刀片前端伸出长度，二者距离差值为λ，依据切削量而定。
7.根据权利要求6所述的一种形性一体化超声车削组合刀具，其特征在于：所述球形冲击头的直径为2-10mm。
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