CN217492734U - 一种一体式超声波金属表面加工刀具头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种一体式超声波金属表面加工刀具头，属于金属表面加工技术领域，包括变幅杆、调整垫、滚动体和工具头，所述变幅杆前端开设有盲孔，盲孔为圆形孔；所述工具头呈T型，包括一体成型的工具头本体和端头，工具头本体和端头均为圆柱状结构，所述调整垫和滚动体均为圆环结构，工具头本体穿设在调整垫和滚动体内，且调整垫、滚动体和工具头本体安装在盲孔内；所述变幅杆圆周上开设有一销孔，销孔内安装有限位销，限位销通过一紧定螺钉固定在变幅杆上，所述工具头本体的外表面周向设置有一环形凹槽，限位销位于该环形凹槽内。本实用新型能够对小直径、深内孔的工件进行加工，加工过程稳定，效率较高。

Description

一种一体式超声波金属表面加工刀具头

技术领域

本实用新型涉及一种一体式超声波金属表面加工刀具头，属于金属表面加工技术领域。

背景技术

近年来，应用超声波技术对金属表面进行强化加工或消除金属工件表面的残余应力在不断发展。对金属表面进行超声波加工能够获得低粗糙度值和高加工精度，并且具有效率高、成本低、无污染的特点；对金属工件表面进行残余应力消除，能够有效提升金属工件的整体性能。现在利用超声波技术进行强化加工或消除残余应力的设备主要有超声波加工刀具及应力消除设备，超声波加工刀具及应力消除设备的主要组成部分包括换能器、变幅杆和刀具头(刀头)，超声波刀具可以直接安装在相应机床的主轴或刀架上，或者是安装在超声波加工装置上，在机床超声波加工装置的带动下完成对金属工件表面的超声波加工或应力消除。

在利用超声波技术进行内孔加工时，一般将超声加工刀具头连接在变幅杆外套的前端，这就需要刀具头的尺寸较大。在需要加工小直径、深内孔(直径小于20mm、深度大于100mm)时，需要较长的变幅杆来传递超声波能，由于加工深内孔时变幅杆伸出较长，且工件对超声刀具存在反作用力的作用，使得变幅杆外套及变幅杆的刚性无法满足对深内孔工件表面的超声加工要求，加工效果不稳定，效率低。因此，有必要设计一种特殊结构的超声波加工刀具头，以解决对小直径、深内孔等结构进行有效超声加工的难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种一体式超声波金属表面加工刀具头，结构简单，能够对小直径、深内孔的工件进行加工，加工过程稳定，效率较高。

本实用新型采用以下技术方案：

一种一体式超声波金属表面加工刀具头，包括变幅杆、调整垫、滚动体和工具头，所述变幅杆前端开设有盲孔，盲孔为圆形孔；

所述工具头呈T型，包括一体成型的工具头本体和端头，工具头本体和端头均为圆柱状结构，所述调整垫和滚动体均为圆环结构，工具头本体穿设在调整垫和滚动体内，且调整垫、滚动体和工具头本体安装在盲孔内；

所述变幅杆圆周上开设有一销孔，销孔内安装有限位销，限位销通过一紧定螺钉固定在变幅杆上，所述工具头本体的外表面周向设置有一环形凹槽，限位销位于该环形凹槽内。

本实用新型中，限位销与销孔之间为过盈配合，过盈量为≤0.01mm，可以保证限位销在销孔内不掉出，限位销与工具头之间为间隙配合，间隙大小≤0.01mm，由于工具头本体的外表面周向设置有一环形凹槽，当工具头本体转动时，其环形凹槽始终可与限位销配合作用，使得工具头既能轴向限位，又能实现转动。

优选的，所述变幅杆后端用于连接超声波换能器，变幅杆前端与端头之间留有间隙，即工具头的轴向窜动间隙；

本实用新型的调整垫安装在盲孔内位于变幅杆与滚动体之间，调整垫内径与工具头本体之间为间隙配合，间隙大小≤0.1mm，可避免两者之间的摩擦，不影响工具头的转动，另外，可通过调节调整垫的厚度调整变幅杆前端与端头之间的间隙，避免了变幅杆与端头端面的摩擦，保证工具头转动的灵活性。

优选的，变幅杆前端与端头之间的间隙为1-3mm。

优选的，所述变幅杆前端外径≤18mm，整个变幅杆长度为50-200mm，端头外径比变幅杆外径大1mm。

优选的，所述变幅杆上开设有螺纹孔，紧定螺钉穿过该螺纹孔实现对限位销的固定。

优选的，所述滚动体为圆柱滚子轴承，起到支撑工具头和使工具头转动灵活的作用。

优选的，限位销选用淬硬钢圆柱销或圆锥销，限位销可限制工具头的轴向位移，防止工具头、滚动体及调整垫掉出，在本实用新型中，工具头、滚动体、调整块之间都不采用固定连接，依次装配起来即可，这样可使工具头拆装方便，转动时为滚动摩擦，减小摩擦力，使转动更灵活；

紧定螺钉优选为内六角高强度12.9级紧定螺钉，紧定螺钉与限位销同轴，可防止限位销的松动。

本实用新型的变幅杆为纵扭型变幅杆，在变幅杆上开设有凹槽，使得变幅杆前端的振动为沿轴向及径向的振动，轴向振动为沿变幅杆圆柱轴向方向的振动、径向振动为沿变幅杆径向方向的振动。

本实用新型的工作过程为：

工作时，将工具头伸入加工工件小孔内，使工具头端头的外缘位置紧贴小孔内壁，工件旋转带动工具头转动，工具头带动滚动体转动，工具头与滚动体之间为滚动摩擦，减轻了摩擦力，使工具头转动更灵活，由此完成工件内孔的加工。

工作时，安装在变幅杆后端的超声换能器为变幅杆提供振动能量，变幅杆因开有凹槽，前端振动方式为轴向振动与径向振动的复合运动，安装在变幅杆前端的工具头端头也产生轴向与切向振动，切向振动实现小孔内壁的超声加工与强化，轴向振动在机床进给的带动下实现沿孔深方向的加工。

由于加工的内孔较深，加工时，随着机床的进给，变幅杆也同时伸入孔内部，实现工具头对内孔的加工。

本实用新型中未详尽之处，均可采用现有技术进行。

本实用新型的有益效果为：

1)本实用新型直接采用一体式刀具头结构，工具头直接安装在变幅杆上，无需借用锥套结构，同时省略工具座(刀具头的安装座)等结构，相对传统的超声加工刀具，可以相应的增加变幅杆的直径尺寸，直径最小可增大10mm左右，增强了变幅杆的刚性。

2)本实用新型安装方便、快捷，加工时，无需调整工具头方向，无需进行间隙调节，直接安装后即可进行加工，加工过程稳定，效率较高。

3)本实用新型设计为一体式刀具头，可实现加工小直径(＜20mm)、的深内孔(100mm＜深度≤200mm)。

附图说明

图1为本实用新型的一体式超声波金属表面加工刀具头某一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的一体式超声波金属表面加工刀具头某一实施例的外形图；

图3为本实用新型的一体式超声波金属表面加工刀具头某一实施例的剖视图；

图4为本实用新型中限位销与环形凹槽的配合关系示意图；

其中，1-变幅杆，2-紧定螺钉，3-工具头，4-调整垫，5-滚动体，6-限位销，7-环形凹槽，101-凹槽。

具体实施方式：

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本实用新型未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

一种一体式超声波金属表面加工刀具头，如图1-4所示，包括变幅杆1、调整垫4、滚动体5和工具头3，变幅杆1前端开设有盲孔，盲孔为圆形孔；

工具头3呈T型，包括一体成型的工具头本体和端头，工具头本体和端头均为圆柱状结构，调整垫4和滚动体5均为圆环结构，工具头本体穿设在调整垫4和滚动体5内，且调整垫4、滚动体5和工具头本体安装在盲孔内；

变幅杆1圆周上开设有一销孔，销孔内安装有限位销6，限位销6通过一紧定螺钉2固定在变幅杆1上，工具头本体的外表面周向设置有一环形凹槽7，限位销6位于该环形凹槽7内。

本实用新型中，限位销6与销孔之间为过盈配合，过盈量为≤0.01mm，可以保证限位销在销孔内不掉出，限位销与工具头之间为间隙配合，间隙大小≤0.01mm，由于工具头本体的外表面周向设置有一环形凹槽7，当工具头本体转动时，其环形凹槽7始终可与限位销配合作用，使得工具头既能轴向限位，又能实现转动。

实施例2：

一种一体式超声波金属表面加工刀具头，结构如实施例1所示，所不同的是，变幅杆1后端用于连接超声波换能器，变幅杆1前端与端头之间留有间隙，即工具头的轴向窜动间隙，该间隙为1-3mm；

本实用新型的调整垫4安装在盲孔内位于变幅杆1与滚动体5之间，调整垫内径与工具头本体之间为间隙配合，间隙大小≤0.1mm，可避免两者之间的摩擦，不影响工具头的转动，另外，可通过调节调整垫4的厚度调整变幅杆前端与端头之间的间隙，避免了变幅杆与端头端面的摩擦，保证工具头转动的灵活性。

实施例3：

一种一体式超声波金属表面加工刀具头，结构如实施例2所示，所不同的是，变幅杆1前端外径≤18mm，整个变幅杆长度为50-200mm，端头外径比变幅杆1外径大1mm。

变幅杆1上开设有螺纹孔，紧定螺钉2穿过该螺纹孔实现对限位销6的固定。

滚动体5为圆柱滚子轴承，起到支撑工具头和使工具头转动灵活的作用。

限位销6选用淬硬钢圆柱销，紧定螺钉2为内六角高强度12.9级紧定螺钉。

本实用新型的变幅杆为纵扭型变幅杆，在变幅杆上开设有凹槽101，使得变幅杆前端的振动为沿轴向及径向的振动，轴向振动为沿变幅杆圆柱轴向方向的振动、径向振动为沿变幅杆径向方向的振动。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种一体式超声波金属表面加工刀具头，其特征在于，包括变幅杆、调整垫、滚动体和工具头，所述变幅杆前端开设有盲孔，盲孔为圆形孔；

所述工具头呈T型，包括一体成型的工具头本体和端头，工具头本体和端头均为圆柱状结构，所述调整垫和滚动体均为圆环结构，工具头本体穿设在调整垫和滚动体内，且调整垫、滚动体和工具头本体安装在盲孔内；

所述变幅杆圆周上开设有一销孔，销孔内安装有限位销，限位销通过一紧定螺钉固定在变幅杆上，所述工具头本体的外表面周向设置有一环形凹槽，限位销位于该环形凹槽内。

2.根据权利要求1所述的一体式超声波金属表面加工刀具头，其特征在于，所述变幅杆后端用于连接超声波换能器，变幅杆前端与端头之间留有间隙，该间隙为1-3mm。

3.根据权利要求1所述的一体式超声波金属表面加工刀具头，其特征在于，所述变幅杆前端外径≤18mm，整个变幅杆长度为50-200mm，端头外径比变幅杆外径大1mm。

4.根据权利要求1所述的一体式超声波金属表面加工刀具头，其特征在于，所述变幅杆上开设有螺纹孔，紧定螺钉穿过该螺纹孔实现对限位销的固定。

5.根据权利要求1所述的一体式超声波金属表面加工刀具头，其特征在于，所述滚动体为圆柱滚子轴承。

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