CN204600758U - 一种氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工刀具及装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氧化锆陶瓷牙冠的超声辅助加工刀具及装置，其中超声辅助切削刀具包括刀架、切削刀具、金属弹性体、X轴向超声波振子、Z轴向超声波振子、X轴向功率放大器、Z轴向功率放大器及波函数发生器，波函数发生器发出波形函数信号经功率放大器进行信号放大后再传递至X轴向超声波振子和Z轴向超声波振子，产生X向伸缩振动和Z向伸缩振动，进而带动切削刀具的刀刃进行椭圆超声振动切削；该超声辅助加工装置包括机床和设于机床中间的工件主轴，及设于机床左右两侧的刀具主轴，刀具主轴带动超声辅助切削刀具进行传统切削加工，在机械切削和超声振动辅助切削的作用下，改变了材料去除的作用机理，有效地改善加工精度和质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声辅助加工设备技术领域，特别涉及一种氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工刀具及装置。
背景技术
随着科技与生产的发展，脆硬材料在航空航天、国防工业、现代医学及生物工程技术等领域中的应用日趋广泛，由于脆硬材料的脆性较大，加工时在磨粒作用下易发生断裂，因此其加工机理比金属材料加工更为复杂。超声辅助切削具有加工效率高、加工精度好、发热少、加工范围广等优点，特别适合于加工玻璃、陶瓷、石英、金刚石、硅等各种硬脆材料，并已得到了广泛应用。
氧化锆陶瓷以其良好的生物相容性、化学稳定性、耐磨性以及表面光洁度，使之在口腔硬组织修复领域倍受青睐。采用氧化锆等脆硬材料制成的氧化锆陶瓷牙冠表面具有沟、尖、窝等复杂的曲面形态，加工精度和加工质量要求高；而且，氧化锆等脆硬材料具有硬度高、脆性大、材料切削加工性能差等特点。因此，采用传统的机械切削加工和加工刀具难以实现高效高质的加工成型。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可有效提高氧化锆陶瓷牙冠加工精度的超声辅助加工刀具及装置。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种氧化锆陶瓷牙冠的超声辅助加工刀具，包括超声辅助切削刀具和驱动超声辅助切削刀具旋转的驱动机构，所述超声辅助切削刀具包括刀架、切削刀具、金属弹性体、X轴向超声波振子、Z轴向超声波振子、X轴向功率放大器、Z轴向功率放大器及波函数发生器，所述切削刀具与金属弹性体固定连接，所述金属弹性体具有两个相互垂直的X轴向平面和Z轴向平面，所述X轴向超声波振子和Z轴向超声波振子分别连接至金属弹性体的X轴向平面和Z轴向平面上，所述X轴向超声波振子的伸缩振动方向与Z轴向超声波振子的伸缩振动方向相垂直，所述波函数发生器发出波形函数信号分别经X轴向功率放大器和Z轴向功率放大器进行信号放大，再分别输入至X轴向超声波振子和Z轴向超声波振子，使金属弹性体产生二维复合超声振动。
上述氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工刀具中，所述X轴向超声波振子包括X轴向压电陶瓷和与X轴向压电陶瓷相接的X轴向变幅杆，所述X轴向变幅杆与金属弹性体的X轴向平面相接，所述Z轴向超声波振子包括Z轴向压电陶瓷和与Z轴向压电陶瓷相接的Z轴向变幅杆，所述Z轴向变幅杆与金属弹性体的Z轴向平面相接。
上述氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工刀具中，所述驱动机构包括一刀具主轴，所述刀具主轴与刀架相联接并可驱动刀架绕Z轴向旋转。
一种氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工装置，包括机床和设于机床中间的工件主轴，位于所述工件主轴左右两侧对称布置有上述的超声辅助加工刀具，所述刀具主轴与工件主轴相平行，在所述机床左右两侧分别设有驱动两超声辅助加工刀具沿X轴向往复移动的滑动机构。
有益效果：此氧化锆陶瓷牙冠的超声辅助加工刀具及装置中，波函数发生器发出波形函数信号经X轴向功率放大器和Z轴向功率放大器进行放大后，再分别传递至X轴向超声波振子和Z轴向超声波振子，产生X向伸缩振动和Z向伸缩振动，金属弹性体同时受到X向和Z向两个相互垂直方向的伸缩振动作用下，合成椭圆超声振动，进而带动切削刀具的刀刃进行椭圆超声振动切削；同时，刀具主轴带动整个超声辅助加工刀具绕Z轴向旋转对工件进行切削，进而使得切削刀具刀刃的刀路轨迹具有三维空间变化，加工出具有复杂曲面形态的氧化锆陶瓷牙冠。在机械切削和超声振动辅助切削的作用下，使切削工具与被加工材料的接触状态和作用机制发生变化，由于超声振动的引入，改变了材料去除机理，降低了切削工具与被加工材料之间的摩擦力，增强了切削工具对被加工材料的切削去除作用，从而有效地提高了材料去除率，减小切削力，改善加工精度和质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明；
图1为本实用新型超声辅助加工刀具的示意图；
图2为本实用新型超声辅助加工装置的示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，本实用新型一种氧化锆陶瓷牙冠的超声辅助加工刀具，包括超声辅助切削刀具和驱动超声辅助切削刀具旋转的驱动机构，超声辅助切削刀具包括刀架1、切削刀具2、金属弹性体3、X轴向超声波振子4、Z轴向超声波振子5、X轴向功率放大器6、Z轴向功率放大器7及波函数发生器8，切削刀具2与金属弹性体3固定连接，金属弹性体3具有两个相互垂直的X轴向平面31和Z轴向平面32， X轴向超声波振子4和Z轴向超声波振子5分别连接至金属弹性体3的X轴向平面31和Z轴向平面32上， X轴向超声波振子4的伸缩振动方向与Z轴向超声波振子5的伸缩振动方向相垂直，波函数发生器8发出波形函数信号分别经X轴向功率放大器6和Z轴向功率放大器7进行信号放大，再分别输入至X轴向超声波振子4和Z轴向超声波振子5，使金属弹性体3产生二维复合超声振动。
在本实施例中，波函数发生器8工作传递三角波或矩形波等波形信号至X轴向功率放大器6和Z轴向功率放大器7中，经过信号放大处理后，再分别传递至X轴向超声波振子4和Z轴向超声波振子5，X轴向超声波振子4产生X向伸缩振动作用于金属弹性体3的X轴向平面31，Z轴向超声波振子5产生Z向伸缩振动作用于金属弹性体3的Z轴向平面32，金属弹性体3同时受到X向和Z向两个相互垂直方向的伸缩振动作用下，合成椭圆超声振动，进而带动切削刀具2的刀刃进行椭圆超声振动切削。
其中，X轴向超声波振子4和Z轴向超声波振子5均由两部分组成，X轴向超声波振子4包括X轴向压电陶瓷41和与X轴向压电陶瓷相接的X轴向变幅杆42，X轴向变幅杆42与金属弹性体3的X轴向平面31相接，X轴向压电陶瓷41接收电信号，在压电效应作用下将电信号转换为机械振动，再经X轴向变幅杆42振动放大，作用于金属弹性体3的X轴向平面31上。同理，Z轴向超声波振子4包括Z轴向压电陶瓷41和与Z轴向压电陶瓷41相接的Z轴向变幅杆42， Z轴向变幅杆42与金属弹性体3的Z轴向平面32相接，Z轴向压电陶41瓷接收电信号，在压电效应作用下将电信号转换为机械振动，再经Z轴向变幅杆42振动放大，作用于金属弹性体3的Z轴向平面32上。
整个超声辅助切削刀具由一刀具主轴9驱动旋转，刀具主轴9的轴向与Z轴向向平行，刀具主轴9工作驱动切削刀具2回转对工件进行传统的切削加工，与此同时，切削刀具2在X轴向超声波振子4和Z轴向超声波振子5的共同作用下，进行椭圆超声振动切削，在机械切削和超声振动辅助切削的双重作用下，使切削工具与被加工材料的接触状态和作用机制发生变化，改变了材料去除机理，大幅降低了材料的切削加工力，有效地提高了材料去除率，改善加工精度和质量。
本实用新型一种氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工装置，包括机床和设于机床中间的工件主轴10，位于工件主轴10左右两侧对称布置有超声辅助加工刀具，刀具主轴9与工件主轴10相平行，在机床左右两侧分别设有驱动两超声辅助加工刀具沿X轴向往复移动的滑动机构。
该氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工装置是采用双主轴双向同步加工的方式对氧化锆陶瓷牙冠进行加工，具体地，两侧的刀具主轴9对称布置，超声辅助加工刀具安装在刀具主轴9上，两侧的超声辅助加工刀具可通过机床上的滑动机构进行X方向切削进给，由于氧化锆陶瓷牙冠表面有较高的尺寸精度和形位精度要求，采用双主轴双向同步加工，利用平行于工件主轴10的左右两侧的两把刀具主轴9同时进行氧化锆陶瓷牙冠的粗精加工，可解决单侧切削加工时不平衡受力产生的让刀现象，进而导致的工件碎裂问题，并消除了工件翻转再加工另一表面而产生的定位误差。同时，采用双主轴双向同步加工形式可大大提高加工效率。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工刀具，其特征在于：包括超声辅助切削刀具和驱动超声辅助切削刀具旋转的驱动机构，所述超声辅助切削刀具包括刀架、切削刀具、金属弹性体、X轴向超声波振子、Z轴向超声波振子、X轴向功率放大器、Z轴向功率放大器及波函数发生器，所述切削刀具与金属弹性体固定连接，所述金属弹性体具有两个相互垂直的X轴向平面和Z轴向平面，所述X轴向超声波振子和Z轴向超声波振子分别连接至金属弹性体的X轴向平面和Z轴向平面上，所述X轴向超声波振子的伸缩振动方向与Z轴向超声波振子的伸缩振动方向相垂直，所述波函数发生器发出波形函数信号分别经X轴向功率放大器和Z轴向功率放大器进行信号放大，再分别输入至X轴向超声波振子和Z轴向超声波振子，使金属弹性体产生二维复合超声振动。
2.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工刀具，其特征在于：所述X轴向超声波振子包括X轴向压电陶瓷和与X轴向压电陶瓷相接的X轴向变幅杆，所述X轴向变幅杆与金属弹性体的X轴向平面相接，所述Z轴向超声波振子包括Z轴向压电陶瓷和与Z轴向压电陶瓷相接的Z轴向变幅杆，所述Z轴向变幅杆与金属弹性体的Z轴向平面相接。
3.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工刀具，其特征在于：所述驱动机构包括一刀具主轴，所述刀具主轴与刀架相联接并可驱动刀架绕Z轴向旋转。
4.一种氧化锆陶瓷牙冠超声辅助加工装置，其特征在于：包括机床和设于机床中间的工件主轴，位于所述工件主轴左右两侧对称布置有权利要求3所述的超声辅助加工刀具，所述刀具主轴与工件主轴相平行，在所述机床左右两侧分别设有驱动两超声辅助加工刀具沿X轴向往复移动的滑动机构。
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| CN111070420A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-04-28 | 东莞市山石超声波科技有限公司 | 一种玻璃热弯模具加工成型的方法 |
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