CN213380115U - 超声波内孔直径自动调整式加工刀具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波内孔直径自动调整式加工刀具，包括变幅杆和换能器，还包括气缸座体，气缸座体内滑动安装有驱动活塞，变幅杆安装在驱动活塞上，气缸座体前端周侧安装有滚珠刀具，变幅杆的前端设置有与滚珠刀具内缘配合将滚珠刀具外缘伸出气缸座体外用于加工内孔表面的锥形定位面，驱动活塞可带动变幅杆沿轴向移动使得锥形定位面推动滚珠刀具沿径向移动来改变滚珠刀具外缘的加工直径；本实用新型可自适应的调节锥形定位面与滚珠刀具之间的相对位置，从而调整滚珠刀具的加工直径，不再需要手动调节，具有设计合理、结构简单、操作方便、加工效率高等优点，且还可以用于加工直径连续变化的内孔，并可以保证内孔表面达到一致性要求。

Description

超声波内孔直径自动调整式加工刀具

技术领域

本实用新型属于超声波加工刀具技术领域，尤其涉及一种超声波内孔直径自动调整式加工刀具。

背景技术

目前，超声加工技术在机械加工领域已经比较成熟，超声波刀具成为超声波加工的重要组成部分。超声波刀具通常安装在超声波金属表面加工装置上，利用超声波的振动对工件表面进行超声波加工，以降低工件表面的粗糙度值。例如，利用超声波刀具加工内孔的内表面，可以很好的降低内孔表面粗糙度，提高内孔表面的抗疲劳强度，超声波刀具在加工内孔时，需要将超声波刀具伸入内孔内部对内孔的内表面进行加工。

现有超声波加工刀具只能用于加工一种直径的内孔，如需要加工不同细长内孔则主要更换不同的刀具，操作复杂，费时费力。为解决这一问题，申请人发明一种公开号为CN111283229A名称为超声波内孔加工刀具的专利，包括安装座，安装座的前端固定安装有后定位套压盖，后定位套压盖内安装有变幅杆，后定位套压盖的前端安装有套在变幅杆前部的推盖总成，推盖总成的前端周侧设置有用于安装滚珠刀具的滚珠定位孔，变幅杆的前端设置有与滚珠刀具内缘配合将滚珠刀具外缘伸出滚珠定位孔外用于加工内孔表面的锥形定位面；滚珠定位孔内设有供滚珠刀具沿变幅杆径向移动的径向活动空间，推盖总成可沿变幅杆轴向移动使得锥形定位面推动滚珠刀具沿径向活动空间移动来改变所述滚珠刀具外缘的伸出高度，不再需要换刀即可加工不同直径的内孔，该方案中推盖总成的通过螺纹连接在后定位套压盖上，当加工不同直径的内孔时，需要操作人员提前转动所述推盖总成，从而调节滚珠刀具的伸出高度，从而适用于不同直径的内孔，例如可以加工图9这两种不同直径的内孔，但是通过操作人员手动调节操作复杂，效率低，且存在误差，此外，该刀具只在加工前调节完成，加工过程中无法调节，因此加工直径连续变化的内孔，例如图7和图8中锥形孔或曲面孔。

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设计合理、操作简单、效率高、可自动调整加工直径、且适用于直径连续变化的内孔的超声波内孔直径自动调整式加工刀具。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：超声波内孔直径自动调整式加工刀具，包括变幅杆和换能器，所述换能器安装在所述变幅杆的后端，还包括气缸座体，所述气缸座体内滑动安装有驱动活塞，所述变幅杆安装在所述驱动活塞上，所述气缸座体前端周侧安装有滚珠刀具，所述变幅杆的前端设置有与所述滚珠刀具内缘配合将所述滚珠刀具外缘伸出所述气缸座体外用于加工内孔表面的锥形定位面，所述驱动活塞可带动所述变幅杆沿轴向移动使得所述锥形定位面推动所述滚珠刀具沿径向移动来改变所述滚珠刀具外缘的加工直径。

作为优选的技术方案，所述气缸座体上设置有驱动所述驱动活塞移动使得所述滚珠刀具恒压接触在内孔表面的动力通道。

作为优选的技术方案，所述气缸座体的前端安装有气缸盖体，所述气缸盖体的前端同心安装有套装在所述变幅杆前部的滚珠定位套，所述滚珠定位套的前端周侧设置有用于安装所述滚珠刀具的滚珠定位孔，所述滚珠定位孔内设有供所述滚珠刀具沿变幅杆径向移动的径向活动空间。

作为优选的技术方案，所述气缸盖体的前端螺纹安装有定位套压盖，所述定位套压盖套装在所述滚珠定位套外且所述定位套压盖与所述滚珠定位套之间夹装有定位弹簧，所述定位套压盖的内周安装有套装在所述变幅杆的外周的推力轴承，所述推力轴承夹装在所述滚珠定位套与所述气缸盖体之间。

作为优选的技术方案，所述滚珠定位套的前端外周侧均布布置有两个及以上的滚珠定位孔，各所述滚珠定位孔内分别对应安装有滚珠刀具。

作为优选的技术方案，所述滚珠定位套为套装在所述变幅杆外用于伸入内孔内部的柱形长套，所述柱形长套的前端设置有供所述变幅杆前端外伸的开口。

由于采用了上述技术方案，超声波内孔直径自动调整式加工刀具，包括变幅杆和换能器，所述换能器安装在所述变幅杆的后端，还包括气缸座体，所述气缸座体内滑动安装有驱动活塞，所述变幅杆安装在所述驱动活塞上，所述气缸座体前端周侧安装有滚珠刀具，所述变幅杆的前端设置有与所述滚珠刀具内缘配合将所述滚珠刀具外缘伸出所述气缸座体外用于加工内孔表面的锥形定位面，所述驱动活塞可带动所述变幅杆沿轴向移动使得所述锥形定位面推动所述滚珠刀具沿径向移动来改变所述滚珠刀具外缘的加工直径；本实用新型的有益效果是：本实用新型利用所述滚珠刀具与内孔表面之间作用力与气缸气压调节之间的关系，来自适应的调节所述锥形定位面与所述滚珠刀具之间的相对位置，从而调整所述滚珠刀具的伸出高度，即加工直径，不再需要手动调节，具有设计合理、结构简单、操作方便、加工效率高等优点，而且由于加工直径可自适应调节，所以本装置可以用于加工直径连续变化的内孔，例如锥形孔、曲面孔等；此外，此种自适应调节还能保证作用到内孔表面的预压力始终保持一致，可以保证内孔表面达到一致性要求，加工效果与质量较高。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例加工刀具的结构示意图；

图2是本实用新型实施例加工刀具的侧视剖视图；

图3是本实用新型实施例加工刀具状态一的结构原理图；

图4是本本实用新型实施例加工刀具状态一时的加工原理图；

图5是本实用新型实施例加工刀具状态二的结构原理图；

图6是本实用新型实施例加工刀具状态二时的加工原理图；

图7是背景技术中描述的锥形内孔；

图8是背景技术中描述的曲面内孔；

图9是背景技术中描述的不同直径的两内孔；

图中：1-变幅杆；2-换能器；3-气缸座体；4-驱动活塞；5-滚珠刀具；6-锥形定位面；7-气缸盖体；8-滚珠定位套；9-滚珠定位孔；10-定位套压盖；11-定位弹簧；12-推力轴承；13-动力通道；14-行程限位槽；15-限位螺钉安装孔；16-线缆接口；17-工件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1至图6所示，超声波内孔直径自动调整式加工刀具，包括变幅杆1和换能器2，所述换能器2安装在所述变幅杆1的后端，还包括气缸座体3，所述气缸座体3作为本装置的安装基本，所述气缸座体3内滑动安装有驱动活塞4，所述变幅杆1安装在所述驱动活塞4上，所述换能器2位于所述驱动活塞4的腔体内；所述气缸座体3前端周侧安装有滚珠刀具5，所述变幅杆1的前端设置有与所述滚珠刀具5内缘配合将所述滚珠刀具5外缘伸出所述气缸座体3外用于加工内孔表面的锥形定位面6，所述锥形定位面6的小头朝外；所述驱动活塞4可带动所述变幅杆1沿轴向移动使得所述锥形定位面6推动所述滚珠刀具5沿径向移动来改变所述滚珠刀具5外缘的加工直径，所述滚珠刀具5外缘伸出所述气缸座体3外的高度越大，那么可以加工直径越大的内孔。

本实施例的工作原理为：

加工前，通过所述气缸座体3将本实施例安装在机床上，本实施例可通过多种方式安装在机床上，包括但不限于钻床、车床、加工中心等；通过机床带动整体靠近工件17，并伸入至内孔内部，所述气缸座体3内产生压力推动所述驱动活塞4滑动，所述驱动活塞4会带动所述变幅杆1沿轴向移动，所述变幅杆1上所述锥形定位面6推动所述滚珠刀具5沿径向移动，即来调节所述滚珠刀具5外缘的加工直径，用于加工不同直径的内孔；调节完成后，所述滚珠刀具5外缘与内孔表面接触，所述气缸座体3提供加工压力，使得所述滚珠刀具5紧贴在内孔表面，加工时，工件17旋转，同时机床带动所述滚珠刀具5沿着工件17的轴线移动，超声波产生后，通过换能器2转化为机械能，通过变幅杆1传递到滚珠刀具5，滚珠刀具5受超声波作用，可以产生高频振动，工件17旋转过程中，所述滚珠刀具5与内孔表面相切接触进行加工，采用超声波加工效果更好；机床带动本装置沿工件17轴向运动过程中，所述气缸座体3对所述变幅杆1提供压力，所述变幅杆1通过所述锥形定位面6转换为所述滚珠刀具5的径向压力，内孔表面会对所述滚珠刀具5有一个反作用力，由内孔表面将所述滚珠刀具5顶回，所述滚珠刀具5与内孔表面之间产生一定预压力，利用气体可压缩的原理，所述气缸座体3内具有气压，所述滚珠刀具5与内孔表面之间的预压力与所述气缸座体3内的气压呈一定比例，在加工工件17表面时始终保持预压力一致；

当内孔表面直径变小时，作用到所述滚珠刀具5上的反作用力较大，压力不再平衡后，所述滚珠刀具5受内孔表面挤压向内缩回，并通过所述锥形定位面6向内施压，并推动所述变幅杆1向后移动，同时，所述气缸座体3内的气压降低，来降低所述滚珠刀具5与内孔表面之间的作用力，直到预压力达到平衡为止；当内孔表面直径变大时，作用到所述滚珠刀具5上的反作用力较小，压力不再平衡时，所述变幅杆1会在所述气缸座体3的压力作用下向前移动，通过所述锥形定位面6推动所述滚珠刀具5向外伸出，同时，所述气缸座体3内气压升高，增加所述滚珠刀具5与内孔表面之间的作用力，直到预压力达到平衡为止；参见图3为调节前的状态图，此时所述滚珠刀具5的加工直径为图4中的d1，当所述驱动活塞4带动所述变幅杆1向内移动后，调节后的状态参见图5，此时所述滚珠刀具5的加工直径为图6中d2,图4中所述滚珠刀具5外缘的伸出高度大于图6中所述滚珠刀具5外缘的伸出高度，所以图4中滚珠刀具5的加工直径d1大于图6中滚珠刀具5的加工直径d2。

当本实施例加工图7中锥形内孔或者图8的曲面内孔时，所述气缸座体3的气压根据设定呈比例的增加或降低，通过所述气缸座体3内气压的动态变化达到所述滚珠刀具5与内孔表面的预压力的动态平衡，使得所述滚珠刀具5在内孔表面上的预压力始终保持一致，从而使内孔表面整体可以达到一致性的要求；当加工图9此种不同直径的两内孔时，加工前分别调好所述气缸座体3内气压，然后分别加工两内孔，加工时，所述气缸座体的气压保持恒定，使得所述滚珠刀具5在内孔表面上的预压力始终保持一致，从而使内孔表面整体可以达到一致性的要求；

现有技术中，通过手动调节所述锥形定位面6与所述滚珠刀具5之间的相对位置，来调节所述滚珠刀具5的伸出高度，即加工直径，然而本实用新型利用所述滚珠刀具5与内孔表面之间作用力与气缸气压调节之间的关系，来自适应的调节所述锥形定位面6与所述滚珠刀具5之间的相对位置，从而调整所述滚珠刀具5的伸出高度，即加工直径，不再需要手动调节，具有设计合理、结构简单、操作方便、加工效率高等优点，而且由于加工直径可自适应调节，所以本装置可以用于加工直径连续变化的内孔，例如锥形孔、曲面孔等；此外，此种自适应调节还能保证作用到内孔表面的预压力始终保持一致，可以保证内孔表面达到一致性要求，加工效果与质量较高。

所述气缸座体3上设置有驱动所述驱动活塞4移动使得所述滚珠刀具5恒压接触在内孔表面的动力通道13，经过所述动力通道13向所述气缸座体3内提供气源，作为推动所述驱动活塞4移动的动力源。

所述气缸座体3的前端安装有气缸盖体7，所述气缸盖体7的前端同心安装有套装在所述变幅杆1前部的滚珠定位套8，所述滚珠定位套8的前端周侧设置有用于安装所述滚珠刀具5的滚珠定位孔9，所述滚珠定位孔9内设有供所述滚珠刀具5沿变幅杆1径向移动的径向活动空间，即所述滚珠定位孔9为所述滚珠刀具5提供只能沿所述变幅杆1径向运动且不轴向运动的活动空间。所述滚珠刀具5为球形刀具或柱形刀具，相应所述滚珠定位孔9为与所述球形刀具或柱形刀具配合具有径向活动空间的径向孔，该径向孔使得可以使得所述球形刀具或柱形刀具径向运动而不能轴向运动，且又能避免球形刀具或柱形刀具向外侧脱落。径向孔以及径向活动空间均为现有技术，在此不再赘述。当然所述滚珠刀具5采用球形刀具时，可以用于加工柱形内孔、锥形内孔、曲面内孔等，而采用柱形刀具时，可以用于加工柱形内孔。

所述气缸盖体7的前端螺纹安装有定位套压盖10，所述定位套压盖10套装在所述滚珠定位套8外且所述定位套压盖10与所述滚珠定位套8之间夹装有定位弹簧11，所述定位套压盖10的内周安装有套装在所述变幅杆1的外周的推力轴承12，所述推力轴承12夹装在所述滚珠定位套8与所述气缸盖体7之间。所述滚珠定位套8通过所述定位套压盖10连接在所述气缸盖体7上，并通过所述定位弹簧11将所述滚珠定位套8压紧固定，在此所述推力轴承12的轴承内圈套装在所述变幅杆1外周，轴承外圈固定在所述定位套压盖10内，所述推力轴承12在不影响所述变幅杆1轴向运动过程中，还仍然能起到支撑所述变幅杆1的作用，避免所述变幅杆1悬臂结构。

由于本实施例可用于加工细长的深内孔，因此所述变幅杆1以及所述滚珠定位套8前端伸出内孔的部分就必须为细长结构，而一旦所述变幅杆1设置为细长结构后，所述变幅杆1的前端就成了悬臂结构，容易出现现有技术中变形的问题，而本实施例为解决此问题，在所述滚珠定位套8的前端外周侧相对设置有两滚珠定位孔9，各所述滚珠定位孔9内分别对应安装有滚珠刀具5，两所述滚珠刀具5对称设置在所述变幅杆1的两侧，参见图3。由于在所述变幅杆1的两侧均设置有滚珠刀具5，因此两对称设置的所述滚珠刀具5形成相互支撑关系，这样所述变幅杆1不再与现有技术中的悬臂结构类似，此时所述变幅杆1相当于具有了一个支撑结构，可以有效避免出现现有技术中一侧设置滚珠而使得变幅杆1扭转变形的问题，因此本发明中两侧设置滚珠刀具5具有独特的支撑效果，此外，加工时工件17会对所述滚珠刀具5产生反作用力，并将反作用力传递至所述变幅杆1的前端，如果仅在所述滚珠定位套8一侧设置滚珠刀具5，那作用到所述变幅杆1上的力会使得变幅杆1发生变形，而当对称设置在两侧后，两侧传递至所述变幅杆1上的力相互抵消，可以有效防止变幅杆1变形；而现有技术中即使在变幅杆1两侧设置滚珠刀具5，也仅是为了增加滚刀数目，而不具有相互支撑以及抵消作用至变幅杆1上力的作用。当然可以在所述滚珠定位套8的外周均匀布置有三个或者更多用于安装所述滚珠刀具5的滚珠定位孔9，这样多个所述滚珠刀具5可以形成更好的支撑效果。

所述滚珠定位套8为套装在所述变幅杆1外用于伸入内孔内部的柱形长套，所述柱形长套的前端设置有供所述变幅杆1前端外伸的开口。采用柱形长套可以深入至内孔内部，加工细小内孔，并可以保护细长结构的变幅杆1。设置有开口的作用时，当所述滚珠定位套8沿所述变幅杆1轴线运动时，避免所述滚珠定位套8与所述变幅杆1前端之间造成干涉。

所述驱动活塞4的外周面上设有行程限位槽14，所述行程限位槽14的长度即为所述驱动活塞4在所述气缸座体3内的往复运动行程；所述气缸座体3上开设有与所述行程限位槽14相对应的限位螺钉安装孔15，所述限位螺钉安装孔15内安装有限位螺钉，将所述驱动活塞4的运动行程限制在所述行程限位槽14内。

所述气缸座体3与所述驱动活塞4上对应设置有线缆接口16，所述线缆接口16内贯穿有与所述换能器2连接的线缆。使用时，将线缆通过所述线缆接口16连接至所述换能器2，为所述换能器2提供电能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.超声波内孔直径自动调整式加工刀具，包括变幅杆和换能器，所述换能器安装在所述变幅杆的后端，其特征在于：还包括气缸座体，所述气缸座体内滑动安装有驱动活塞，所述变幅杆安装在所述驱动活塞上，所述气缸座体前端周侧安装有滚珠刀具，所述变幅杆的前端设置有与所述滚珠刀具内缘配合将所述滚珠刀具外缘伸出所述气缸座体外用于加工内孔表面的锥形定位面，所述驱动活塞可带动所述变幅杆沿轴向移动使得所述锥形定位面推动所述滚珠刀具沿径向移动来改变所述滚珠刀具外缘的加工直径。

2.如权利要求1所述的超声波内孔直径自动调整式加工刀具，其特征在于：所述气缸座体上设置有驱动所述驱动活塞移动使得所述滚珠刀具恒压接触在内孔表面的动力通道。

3.如权利要求1所述的超声波内孔直径自动调整式加工刀具，其特征在于：所述气缸座体的前端安装有气缸盖体，所述气缸盖体的前端同心安装有套装在所述变幅杆前部的滚珠定位套，所述滚珠定位套的前端周侧设置有用于安装所述滚珠刀具的滚珠定位孔，所述滚珠定位孔内设有供所述滚珠刀具沿变幅杆径向移动的径向活动空间。

4.如权利要求3所述的超声波内孔直径自动调整式加工刀具，其特征在于：所述气缸盖体的前端螺纹安装有定位套压盖，所述定位套压盖套装在所述滚珠定位套外且所述定位套压盖与所述滚珠定位套之间夹装有定位弹簧，所述定位套压盖的内周安装有套装在所述变幅杆的外周的推力轴承，所述推力轴承夹装在所述滚珠定位套与所述气缸盖体之间。

5.如权利要求3所述的超声波内孔直径自动调整式加工刀具，其特征在于：所述滚珠定位套的前端外周侧均布布置有两个及以上的滚珠定位孔，各所述滚珠定位孔内分别对应安装有滚珠刀具。

6.如权利要求3所述的超声波内孔直径自动调整式加工刀具，其特征在于：所述滚珠定位套为套装在所述变幅杆外用于伸入内孔内部的柱形长套，所述柱形长套的前端设置有供所述变幅杆前端外伸的开口。

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