CN204504676U - 一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构，包括外壳，外壳底端设置有后盖，外壳的表面分别设置有定位件和固定块；所述外壳内设置有内壳，内壳与外壳转动连接；内壳内设置有换能器，外壳内设置有用于推动内壳的弹簧；内壳表面设置有若干条与所述定位件相适配的定位槽，内壳的前端与加强支撑杆固定连接，所述加强支撑杆的另一端与工具座固定连接，工具座上设置有工具头。本实用新型所提供的变幅杆，通过设计全新的结构，能够对超过118mm深的小孔加工，且通过单次装夹即可完成曲轴的全部加工工艺。

Description

一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构

技术领域

本实用新型涉及金属加工领域，具体的说，是涉及一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构。

背景技术

超声挤压工艺是利用超声波高频振动特性，再施加一定压力作用于金属表面，使金属表面组织产生流动，峰值填补到峰谷，表面Ra值大幅降低，一次可达到0.1um左右，达到镜面效果，远远超越传统磨床Ra0.8um的标准；在高频冲击和研磨挤压的作用，金属表层组织发生变化，形成硬化层从而提高表面硬度，这是传统工艺无法比拟的突破。

超声镜面加工技术在水电、矿山机械、船舶、阀门、汽轮机等不同领域取得了绝对领先地位，推动了行业的发展。

变幅杆是用于曲轴加工的核心部件。但是，在曲轴加工行业一直是个瓶颈，由于多种原因无法使用超声镜面加工技术，具体为：

(1)曲轴自身形状限制，需要刀具加长，但是刀具的长度和钢性成反比例关系；

(2)曲轴需要加工长度很短，但是两端存在轴肩，一把刀具无法一次完成加工，车削工序也存在这个问题。频繁更换超声刀具，对于操作工来说很是麻烦，又容易出现滚珠间隙调整不当、刀具角度不对等操作技巧；

(3)曲轴母材硬度较高，比较难加工，达不到理想效果。

同时，现有的变幅杆有效工作长度多为120mm，因此，本行业内小孔加工深度多在118mm以内，超过这个深度尺寸就难以完成。

因此，如何设计一种全新的加工机构，能够加工深度大于118mm的小孔，且能够在一次装夹后实现曲轴的全方位加工，是本领域技术人员函需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构。本实用新型所提供的加工机构，通过设计全新的结构，能够对超过118mm深的小孔加工，且通过单次装夹即可完成曲轴的全部加工工艺。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构，包括外壳，外壳底端设置有后盖，外壳的表面分别设置有定位件和固定块；所述外壳内设置有内壳，内壳与外壳转动连接；内壳内设置有换能器，外壳内设置有用于推动内壳的弹簧；

所述内壳表面设置有与所述定位件相适配的定位槽，内壳的前端与加强支撑杆固定连接；所述加强支撑杆的另一端与工具座固定连接，工具座上设置有工具头。

优选的，所述定位件为定位销。

优选的，所述定位槽为2条，且定位槽对称分布在内壳上。

优选的，所述定位槽为至少1条，且定位槽均匀分布在内壳上。

优选的，所述加强支撑杆上设置有一变径段

同时，本方案，还提供了另一种加工机构，具体为：

一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构，包括外壳，

外壳底端设置有后盖，外壳的表面设置有与机床连接的固定块；所述外壳内设置有内壳，内壳与外壳转动连接，所述内壳内设置有换能器，外壳内还设置有用于推动内壳的弹簧；内壳的前端与加强支撑杆固定连接，加强支撑杆的另一端与工具座固定连接，工具座上设置有工具头；

所述外壳的末端与电机支架固定连接，电机支架上设置有伺服电机，电机轴通过花键联轴器与花键轴连通，花键轴与内壳固定连接。

上述加工机构中，优选的是，所述加强支撑杆上设置有一变径段。

本实用新型的有益效果是：

(1)通过设计全新的结构，将前法兰支撑内装锥套改为内壳与加强支撑杆的一体化设计，弥补了刀具加长刚性降低的缺陷，从而保障了超声刀具的加工效果。

(2)单次装夹即可完成曲轴的全部设计工艺加工，且操作简单，对工人技能要求较低。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中工具头的结构示意图；

图3是本实用新型中内壳的结构示意图；

图4为图3的A-A向剖视图；

图5是本实用新型的工具头在右面时进行反向走刀的应用图；

图6是图5中B出的局部放大图；

图7是本实用新型的工具头在左面时进行正向走刀的应用图；

图8是图7中C出的局部放大图；

图9是本实用新型中实施例3的结构示意图；

其中：1、工具头，2、定位件，3、外壳，4、后盖，5、固定块，6、内壳，7、加强支撑杆，8、工具座，9、蝶簧片，10、换能器，11、定位槽，12花键轴，13、推力轴承A，14、推力轴承B，15、固定螺母，16、花键联轴器，17、电机支架，18、伺服电机。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：如图1-2所示：一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构，包括外壳3，外壳3底端设置有后盖4，外壳3的表面分别设置有定位件2和与机床连接的固定块5；所述外壳3内设置有内壳6，内壳6与外壳3转动连接，内壳底部为封闭结构。所述内壳内设置有换能器10，外壳3内设置有用于推动内壳6的蝶簧片。内壳6表面设置有与所述定位件2相适配的定位槽11，内壳6的前端与加强支撑杆7固定连接，加强支撑杆7上设置有一变径段，所述加强支撑杆7的另一端与工具座8固定连接，工具座8上设置有工具头1。

所述定位件2为定位销。较佳的选择为，定位销通过螺纹与外壳3连接或通过法兰与外壳连接并增加弹性复位元件。

如图3和4所示，外壳3上设有定位件2，内壳壁上设有对称且平行的2条定位槽11，定位件2插入所述定位槽11中，实现内壳6的周向固定，防止其转动。

如图5和图6所示，工具头1在右面时用于反向走刀。如图7和图8所示，在加工完长度一半时，停车后把定位件2脱离定位槽11，再快速旋转内壳180度，定位件2重新复位，即可加工另外一半。

根据曲轴结构，曲轴的圆柱面与轴肩部位多为R过渡圆角，用于增强曲轴的强度，但是给加工带来很大困难，传统磨床也无法磨削R圆角，仿形磨可以加工，但是成本太高。本方案中，把工具头中间段平面为两端设置为R圆角，用平面加工圆柱面，用R圆角加工两端过渡圆角或锥面，这样不用更换工具头就可以一次完成全部加工面。

同时，本方案中，通过设计全新的结构，将前法兰支撑内装锥套改为内壳与加强支撑杆的一体化设计，弥补了刀具加长刚性降低的缺陷，从而将有效工作长度延长到190mm，实现了118mm以上销孔的加工。

实施例2：一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构，与实施例1不同的地方在于：所述定位槽为至少为1条，且定位槽均匀分布在内壳上。

实施例3：一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构，其结构如图9所示，包括外壳3，外壳3底端设置有后盖4，外壳3的表面设置有与机床连接的固定块5；所述外壳3内设置有内壳6，内壳6与外壳3滑动连接，所述内壳内设置有换能器10，外壳3内设置有用于推动内壳6的弹簧。内壳6的前端与加强支撑杆7固定连接，加强支撑杆7上设置有一变径段，所述加强支撑杆7的另一端与工具座8固定连接，工具座8上设置有工具头1。

所述外壳3的末端与电机支架17固定连接，电机支架17上设置有伺服电机18，电机轴通过花键联轴器16与花键轴12连通，花键轴12与内壳6固定连接，通过电机轴转动，实现工具头1的转动，完成超声刀具的换向加工。

推力轴承13A套装于花键轴12外圆，座圈与后盖4内端面紧靠在一起，轴圈与蝶簧9紧靠，其作用是固定螺母15消除蝶簧9之间的轴向间隙时与后盖4之间是滚动摩擦，确保刀具内壳周向自由运转。

推力轴承14B套装于花键轴12外圆，座圈与后盖4外端面紧靠在一起，轴圈与固定螺母15端面紧靠，其作用是固定螺母15消除蝶簧9之间的轴向间隙时固定螺母15与后盖4之间是滚动摩擦，确保刀具内壳周向自由运转。

固定螺母15设置于花键轴12尾端，用于消除碟簧片9之间间隙，防止内壳6及其组件轴向脱离。

同时，花键轴12与花键轴联轴器16相配合的结构实现了刀具的轴向自由移动，保证了伺服电机18带动内壳6及其组件周向转动时定位及连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构，其特征在于：包括外壳，外壳底端设置有后盖，外壳的表面分别设置有定位件和固定块；所述外壳内设置有内壳，内壳与外壳转动连接；内壳内设置有换能器，外壳内设置有用于推动内壳的弹簧；

所述内壳表面设置有与所述定位件相适配的定位槽，内壳的前端与加强支撑杆固定连接；所述加强支撑杆的另一端与工具座固定连接，工具座上设置有工具头。

2.根据权利要求1所述的超声波金属表面加工机构，其特征在于：所述定位件为定位销。

3.根据权利要求2所述的超声波金属表面加工机构，其特征在于：所述定位槽为2条，且定位槽对称分布在内壳上。

4.根据权利要求2所述的超声波金属表面加工机构，其特征在于：所述定位槽为至少1条，且定位槽均匀分布在内壳上。

5.根据权利要求1所述的超声波金属表面加工机构，其特征在于：所述加强支撑杆上设置有一变径段。

6.一种可转换加工方向的超声波金属表面加工机构，其特征在于，包括外壳，

外壳底端设置有后盖，外壳的表面设置有与机床连接的固定块；所述外壳内设置有内壳，内壳与外壳转动连接，所述内壳内设置有换能器，外壳内还设置有用于推动内壳的弹簧；内壳的前端与加强支撑杆固定连接，加强支撑杆的另一端与工具座固定连接，工具座上设置有工具头；

所述外壳的末端与电机支架固定连接，电机支架上设置有伺服电机，电机轴通过花键联轴器与花键轴连通，花键轴与内壳固定连接。

7.根据权利要求6所述的超声波金属表面加工机构，其特征在于：所述加强支撑杆上设置有一变径段。