CN204621198U - 一种接杆式高刚度超声加工刀具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种接杆式高刚度超声加工刀具，解决了现有超声加工刀具的刀杆长度和直径受到限制，径向刚度差的问题。其包括刀柄、电能传输装置、换能器、套筒、刀杆和刀头，其技术要点是：所述刀杆采用由至少两级变幅杆连接成的接杆式结构，与刀头连接的第一级变幅杆的前端通过端面法兰支撑在套筒的端部，第一级变幅杆的后端与第二级变幅杆的前端固定连接，第二级变幅杆外周设置有与套筒内表面弧面接触的支撑环，第二级变幅杆后端与换能器固定连接。通过多级变幅杆连接成的刀杆并辅以径向加强结构保证了刀杆长度和径向刚度，而且结构简单，拼接拆卸方便可靠，使用灵活，还可以采用多级连接组合，降低刀具制造成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械加工设备，特别是一种接杆式高刚度超声加工刀具，适用于加工硬脆性材料。
背景技术
超声加工技术是最适合加工硬脆材料的加工方法之一，超声加工刀具可同时进行高速旋转和轴向振动两个方向的运动，从而提高加工效率、减小切削力、降低刀具磨损以及提高表面加工质量。目前，现有超声加工刀具大部分以教科书式结构为主，现有超声铣削装置为了满足刚度需要不得不将超声振动刀杆设计的短而粗，而在实际生产加工中经常会出现对刀柄尺寸有限制的情况，例如刀杆长度必须超过指定长度，且直径不能超过限定范围。公告号为CN203197686的实用新型专利公开的技术方案为教科书式的结构，轴向固定与径向支撑设置在刀杆的同一个支撑截面，明显缺陷是：刀杆为固定的单体结构，轴向长度受限制，径向刚度差。对于一些特定的加工方式，例如铣削加工，刀杆本身的刚度对加工精度影响较大，所以如何同时兼顾轴向长度和径向刚度是亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种接杆式高刚度超声加工刀具，解决了现有超声加工刀具的刀杆长度和直径受到限制，径向刚度差的问题。其通过多级刀杆连接并辅以径向加强结构保证了刀杆长度和径向刚度，而且结构简单，拼接拆卸方便可靠，使用灵活，还可以采用多级连接组合，降低刀具制造成本。
本实用新型所采用的技术方案是：该接杆式高刚度超声加工刀具包括套筒、与套筒组装在一起的刀柄、电能传输装置及连接有换能器和刀头的刀杆，其技术要点是：所述刀杆采用由至少两级变幅杆连接成的接杆式结构，与刀头连接的第一级变幅杆的前端通过端面法兰支撑在套筒的端部，第一级变幅杆的后端与第二级变幅杆的前端固定连接，第二级变幅杆外周设置有与套筒内表面弧面接触的支撑环，第二级变幅杆后端与换能器固定连接。
所述套筒内表面设置变径台阶。
所述支撑环为在第二级变幅杆外周设置凸出环形凸起，凸起的外缘为弧形面。
本实用新型具有的积极效果是：由于本实用新型的刀杆采用由至少两级变幅杆的接杆式结构，这样可以满足对加长刀杆长度的需要；与刀头连接的第一级变幅杆的前端通过端面法兰支撑在套筒的端部，形成了第一节面；第一级变幅杆的后端与第二级变幅杆的前端固定连接，第二级变幅杆外周设置有与套筒内表面弧面接触的支撑环，形成了第二节面；通过两个节面的支撑，增加了整体刀杆的刚度，尤其该支撑环与端面法兰在接杆式两级变幅杆的两个横截面上起到径向支撑，增加了刀杆的径向刚度。因此，本实用新型能够满足在不同生产条件下对刀具的长度和径向刚度的要求，而且结构简单，拼接拆卸方便可靠，使用灵活，还可以采用多级连接组合，降低刀具制造成本。
附图说明
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
图1是本实用新型的一种结构示意图；
图2是图1中的A部放大图。
图中序号说明：1刀柄、2电能传输装置、3换能器、4套筒、5第二级变幅杆、6双头螺柱、7第一级变幅杆、8、端面法兰、9刀头、10支撑环、11变径台阶。
具体实施方式
根据图1～2详细说明本实用新型的具体结构，本申请为增加刀杆长度，满足不同工况下的加工需要，采用至少两级变幅杆连接成的接杆式结构来实现。实施例1，如图1所示，该接杆式高刚度超声加工刀具包括:套筒4、与套筒组装在一起的刀柄1、电能传输装置2及连接有换能器3和刀头9的刀杆，刀杆采用两级变幅杆连接成的接杆式结构，连接有刀头9的第一级变幅杆7的前端通过端面法兰8支撑在套筒4的端部，该端面法兰所在变幅杆的位置为第一节面，第一级变幅杆7的后端与第二级变幅杆5的前端固定连接，如图2所示，第二级变幅杆5外周设置有与套筒4内表面弧面接触的支撑环10，该支撑环可以根据实际需要在第二级变幅杆5外周设置凸出环形凸起，凸起的外缘为弧形面，该支撑环所在变幅杆的位置为第二节面。如图1所示，第二级变幅杆5后端与换能器3固定连接。第一级变幅杆7、第二级变幅杆5和换能器3均通过双头螺柱6紧固连接。第一级变幅杆7和第二级变幅杆5的杆壁与套筒4内表面留有间隙,在工作状态下与套筒内表面不接触。
作为进一步改进，可以在与接杆式刀杆相配套的套筒4内表面设置变径台阶11。即在套筒4内位于第二级变幅杆5的支撑环10前部的杆壁段，至第一级变幅杆7的端面法兰8之间的杆壁段，与变幅杆壁段相对应的套筒4的内径变小，可适当增加配套的套筒4的壁厚，以适应增加刀杆长度后也需要加长的套筒4的刚度。
实施例2是在实施例1的基础上的进一步的改进，是在原第二级变幅杆后端增加第三级甚至更多级变幅杆，增加的变幅杆的后端与换能器3紧固连接，增加的数量根据不同工况需要设置，连接方式仍然采用双头螺柱紧固连接，在增加的变幅杆参照前述方式设置支撑环，达到增加节面的支撑效果。
本实用新型的工作过程：根据不同工况对刀杆长度的要求，采用多级变幅杆进行连接，以两级变幅杆为例，在工作状态振动传播时，通过换能器带来的超声振动传递给第二级变幅杆、第一级变幅杆至刀头，由于支撑环和端面法兰对变幅杆的径向支撑，在变幅杆相应位置的第一节面和第二节面的径向变化最小，因此形成节面，变幅杆必须在节面处进行装夹，通过两个节面的支撑保证了刀杆的刚度，同时刀杆长度也达到要求。
Claims (3)
1.一种接杆式高刚度超声加工刀具，它包括:套筒、与套筒组装在一起的刀柄、电能传输装置及连接有换能器和刀头的刀杆，其特征在于：所述刀杆采用由至少两级变幅杆连接成的接杆式结构，与刀头连接的第一级变幅杆的前端通过端面法兰支撑在套筒的端部，第一级变幅杆的后端与第二级变幅杆的前端固定连接，第二级变幅杆外周设置有与套筒内表面弧面接触的支撑环，第二级变幅杆后端与换能器固定连接。
2.根据权利要求1所述的接杆式高刚度超声加工刀具，其特征在于：所述套筒内表面设置变径台阶。
3.根据权利要求1所述的接杆式高刚度超声加工刀具，其特征在于：所述支撑环为在第二级变幅杆外周设置凸出环形凸起，凸起的外缘为弧形面。
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