CN218904907U - 一种超声抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声抛光装置，包括刀柄外壳、第一压盖、超声换能组件和抛光工具组件，刀柄外壳的前端开设有第一空腔，超声换能组件包括超声换能单元和变幅杆，超声换能单元的前端固定连接在变幅杆的后端，变幅杆通过第一压盖固定连接在第一空腔的前端处以使得超声换能单元设置于第一空腔内；抛光工具组件包括超声传导单元、抛光工具容置单元和抛光工具单元，超声传导单元固定连接在变幅杆的前端，抛光工具容置单元固定连接在第一压盖上且抛光工具容置单元的前端设有位于超声传导单元前端的卡合腔，卡合腔用于容置抛光工具单元。本实用新型将抛光复合超声后光整效果好，工件完成加工后，无需拆卸装夹和重新定位，提高加工效率与精度质量。

Description

一种超声抛光装置

技术领域

本实用新型涉及超声加工技术领域，尤其涉及一种超声抛光装置。

背景技术

抛光是利用机械挤压的原理，获得光洁的金属表面的一种机械无切削的塑性加工方法，可同时达到光整加工及强化两种目的。抛光工具作为工件表面光整加工工具，是在常温下利用金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度碾平从而使工件表面粗糙度降低，达到一种镜面效果。但抛光后会在工件加工表面生成硬化层，该硬化层与工件内部材料分层，导致表层容易脱落；且抛光刀刚性很大，严重损伤机床传动机构，影响机床精度和寿命。另外在现有的工艺中，工件加工工序与抛光工序依次在两种设备上进行，加工工件的重复装夹定位也会造成定位误差。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种超声抛光装置，将抛光复合超声后，光整效果好，而且工件完成加工后，无需拆卸装夹和重新定位，只需机床换刀系统切换该超声抛光装置即可直接进行抛光工序，无需重新装夹定位，消除定位误差，提高加工效率与精度质量。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种超声抛光装置，包括刀柄外壳、第一压盖、超声换能组件和抛光工具组件，所述刀柄外壳的前端开设有第一空腔，所述超声换能组件包括超声换能单元和变幅杆，所述超声换能单元的前端固定连接在所述变幅杆的后端，所述变幅杆通过所述第一压盖固定连接在所述第一空腔的前端处以使得所述超声换能单元设置于所述第一空腔内；所述抛光工具组件包括超声传导单元、抛光工具容置单元和抛光工具单元，所述超声传导单元固定连接在所述变幅杆的前端，所述抛光工具容置单元固定连接在所述第一压盖上且所述抛光工具容置单元的前端设有位于所述超声传导单元前端的卡合腔，所述卡合腔用于容置所述抛光工具单元。

优选地，所述抛光传导单元采用击锤，所述变幅杆的前端开设有导向螺纹孔，所述击锤匹配连接在所述导向螺纹孔内。

优选地，所述击锤的最大外径小于或等于所述变幅杆的前端的外径，且所述击锤的最大外径与所述变幅杆的前端的外径之差不大于0.2mm。

优选地，所述抛光工具容置单元包括第二盖板、第二压盖、螺母模块，其中所述第二盖板内贯穿开设第二空腔，所述变幅杆的前侧设置于所述第二空腔内，所述第二压盖用于将所述第二盖板的后端固定连接在所述第一压盖的前端，所述螺母模块连接在所述第二盖板的前端以与所述第二盖板共同形成所述卡合腔。

优选地，所述抛光工具单元采用抛光球，所述第二空腔的前端为球形槽，所述螺母模块的前端开设有弧形孔，其中所述球形槽和所述弧形孔共同形成所述卡合腔，所述球形槽的直径大于所述抛光球的直径，且所述球形槽的直径与所述抛光球的直径的差值在0.05～0.1mm之间。

优选地，所述螺母模块包括调节螺母和固定螺母以采用双螺纹调距结构，所述调节螺母和所述固定螺母均连接在所述第二盖板的前端且所述调节螺母设置于所述固定螺母的后侧。

优选地，所述超声抛光装置还包括内冷组件，所述内冷组件包括冷却液导管，所述超声换能单元以及所述变幅杆的中心处分别开设有通孔以用于容置所述冷却液导管，所述变幅杆上还开设有导液孔，所述导液孔连通所述冷却液导管和所述第二空腔以用于将所述冷却液导管内的冷却液导入至所述第二空腔内。

优选地，所述内冷组件包括还包括密封圈和止水螺钉，所述密封圈设置于所述冷却液导管与所述变幅杆之间，所述止水螺钉与所述变幅杆螺纹连接以用于紧压所述密封圈。

优选地，所述变幅杆的外圆周处设有固定法兰，所述第一压盖固定连接在所述第一空腔的前端处以将所述固定法兰固定连接在所述刀柄外壳与所述第一压盖之间，其中，所述固定法兰的前侧端面上开设有环形凹槽，所述第一压盖的前侧设有凸缘，以使得在所述第一压盖固定连接在所述第一空腔的前端处时，所述第一压盖的前侧的所述凸缘插入至所述环形凹槽内。

优选地，所述环形凹槽的内径等于所述变幅杆的外径，所述环形凹槽的外径小于所述固定法兰的外径，且所述环形凹槽的深度比所述固定法兰的厚度小1～2mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的超声抛光装置，通过超声换能组件产生超声振动，超声振动再通过超声传导单元传递至抛光工具单元，在抛光工具单元上复合超声波振动，在抛光工具单元对加工工件进行挤压光整的同时，施加超声波振动，可以增加材料的塑性流动性，改善光整效果，提高抛光工具单元的使用寿命，且该超声抛光装置可直接装配在标准加工中心上，在工件加工的抛光工序中，无需将加工工件从夹具中取下和重新定位，在加工中心中直接实现超声波抛光，定位准确，效率高。

在进一步的方案中，变幅杆与超声换能单元的中心处开设有通孔，其中内冷组件贯穿，变幅杆侧向开孔实现该抛光装置的内冷系统。

附图说明

图1是本实用新型实施例一超声抛光装置的结构示意图；

图2是图1中的刀柄外壳的结构示意图；

图3是图1中的超声换能单元和变幅杆的结构示意图；

图4是图3中的变幅杆的结构示意图；

图5是图1中的无线电能传输发射单元的结构示意图；

图6是图1中的无线电能传输接收单元的结构示意图；

图7是图1中的第二盖板的结构示意图；

图8是图1中的第一压盖的结构示意图；

图9是本实用新型实施例二的超声抛光装置的结构示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路/信号连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，为方便说明清楚各结构之间的位置关系，本实用新型实施例所描述的“前”是指整体超声抛光装置中抛光工具单元的安装位置所在的方向，“后”是指整体超声抛光装置与机床主轴连接处所在的方向，即与“前”相反的方向。

如图1所示，本实用新型实施例一公开了一种超声抛光装置，包括刀柄外壳10、第一压盖20、超声换能组件30和抛光工具组件40，结合图2，刀柄外壳10的前端开设有第一空腔11，超声换能组件30包括超声换能单元31、变幅杆32、无线电能传输发射单元33、无线电能传输接收单元34和超声波发生器35，超声换能单元31的前端固定连接在变幅杆32的后端，变幅杆32通过第一压盖20固定连接在第一空腔11的前端处以使得超声换能单元31设置于第一空腔11内；抛光工具组件40包括超声传导单元41、抛光工具容置单元42和抛光工具单元43，超声传导单元41固定连接在变幅杆32的前端，抛光工具容置单元42固定连接在第一压盖20上且抛光工具容置单元42的前端设有位于超声传导单元41前端的卡合腔，卡合腔用于容置抛光工具单元43。

结合图3，超声换能单元31包括螺钉311、第一盖板312、多个铜电极片313和多个压电陶瓷片314，多个所述铜电极片313和多个压电陶瓷片314同轴且沿轴向交替排列在第一盖板312和变幅杆32之间，螺钉311穿过第一盖板312、多个铜电极片313和多个压电陶瓷片314之后固定连接在变幅杆32的后端处，以将多个铜电极片313和多个压电陶瓷片314固定连接在变幅杆32的后端。其中，多个铜电极片313通过电缆与无线电能传输接收单元34电连接，无线电能传输发射单元33通过电缆与超声波发生器35电连接。

结合图2至图8，刀柄外壳10的一端为与机床主轴连接的固定接口12，可以是各种规格的标准尺寸，包括但不限于BT30、BT40、HSK63A、ISO20等，可以直接装配在加工中心中；另一端为圆筒状，圆筒端外壁设有台阶13和对称的两个贯穿孔14，无线传输电能接收单元34设置在台阶13处，铜电极片313与无线电能传输接收单元34连接的电缆从贯穿孔14穿过；刀柄外壳10的内部设有空腔11，空腔11内设有台阶15，台阶15的内径与变幅杆32的固定法兰的外径相等，以限制超声换能组件30的轴向和径向的位置，空腔11的开口端设有内螺纹16，内螺纹16与第一压盖20的外螺纹23配合，第一压盖20压紧超声换能组件30中变幅杆32的固定法兰的外端面处，以将超声换能组件30固定在刀柄外壳10上。

结合图5和图6，无线传输电能发射单元33与超声波发生器35电连接，无线传输电能发射单元33把电能传输给无线传输电能接收单元34，无线传输电能接收单元34给超声换能组件30供电，无线传输电能接收单元34连接在刀柄外壳10的台阶13处，无线传输电能发射单元33与无线传输电能接收单元34之间无接触，不影响刀柄外壳10的高速旋转。

结合图4，变幅杆32的外圆周处设有固定法兰321，第一压盖20固定连接在第一空腔11的前端处以将固定法兰321固定连接在刀柄外壳10与第一压盖20之间。本实施例中，固定法兰321上开设有均匀分布的4个第一销孔322，且刀柄外壳10上开设有均匀分布的4个第二销孔17，多个第一销孔322与多个第二销孔17一一对应以使得固定法兰321与刀柄外壳10之间能够通过多个销钉50连接，从而可以使得超声换能组件30与刀柄外壳10之间无轴向径向位移。

固定法兰321的前侧端面上开设有环形凹槽323，以使得第一压盖20固定连接在第一空腔11的前端处时，第一压盖20的前侧设置的凸缘24插入至环形凹槽323内。环形凹槽323的内径等于变幅杆32的外径，环形凹槽323的外径小于固定法兰321的外径，且环形凹槽323的深度比固定法兰321的厚度小1～2mm。通过在固定法兰321上开设环形凹槽323，结合将第一压盖20的前侧设置的凸缘24插入至环形凹槽323内，使其构成弹性结构，在抛光工具单元43与待加工工件接触时，缓冲反作用力。进一步地，固定法兰321的上下两端的端面326、327的形位公差平面度与垂直度要求在5级以上。通过在固定法兰321上设置环形凹槽323，可以使得固定法兰321在保证不受破坏的情况下尽可能地薄，可以缓冲机床主轴受到的振动，保护机床的精度。

在具体的实施例中，抛光传导单元41采用击锤，变幅杆32的前端开设有导向螺纹孔324，击锤匹配连接在导向螺纹孔324内；其中击锤的最大外径小于或等于变幅杆32的前端部325的外径，且击锤的最大外径与变幅杆32的前端部325的外径之差不大于0.2mm。变幅杆32上设置的导向螺纹孔324相对于单一螺纹孔能提高本超声抛光装置的精度。

抛光工具容置单元42包括第二盖板421、第二压盖422、螺母模块，其中结合图7，第二盖板421内贯穿开设第二空腔4211，变幅杆32的前侧设置于第二空腔4211内，第二盖板421通过螺纹连接在第一压盖20上，第二压盖422通过螺纹连接在第二盖板421上以用于将第二盖板421的后端固定连接在第一压盖20的前端，螺母模块连接在第二盖板421的前端以与第二盖板421共同形成卡合腔。螺母模块采用双螺纹调距结构，包括调节螺母423和固定螺母424，调节螺母423和固定螺母424分别通过螺纹连接在第二盖板421的前端处，且调节螺母423设置于固定螺母424的后侧，通过该双螺纹调距结构可以调节抛光工具单元43与抛光传导单元41之间的距离。

第二盖板421的前端的外圆周处从后向前分别设有第一外螺纹部4212、导向部4213和第二外螺纹部4214，第一压盖20内开设的孔洞从后向前分别为内螺纹部21和导向部22，内螺纹部21与第一外螺纹部4212相匹配连接，导向部4213与导向部22的直径尺寸一致，配合时起导向作用，以保证本超声抛光装置的精度；第二外螺纹部4214与第二压盖422上的内螺纹匹配连接。第二空腔4211与变幅杆32相匹配的位置4215处的直径大于变幅杆32对应位置处的直径，且二者差值不大于0.5mm，保证间隙避免超声振动导致的摩擦发热，其中第二空腔4211与变幅杆32相匹配的位置4215位于第二空腔4211的前侧位置处，第二空腔4211的后侧位置处与变幅杆32之间仍然存在较大间隙以留有空腔。

抛光工具单元43采用抛光球，第二空腔4211的前端为球形槽4216，固定螺母424的前端开设有弧形孔，其中球形槽4216和弧形孔共同形成卡合腔，球形槽4216的直径大于抛光球的直径，且球形槽4216的直径与抛光球的直径的差值在0.05～0.1mm之间，从而可以避免抛光球无法与击锤接触导致超声无法传导至抛光球上，致使抛光装置失效。在本实施例中，抛光球置于第二盖板421以及固定螺母424所形成的卡合腔内无固定连接。

如图9所示，是本实用新型实施例二公开的超声抛光装置的结构示意图，本实施例与实施一的区别之处仅在于本实施例中在超声换能组件30中增设内冷组件，具体地，内冷组件包括冷却液导管361、密封圈362和止水螺钉363，超声换能单元31和变幅杆32的中心处分别开设有通孔37以用于容置冷却液导管361，变幅杆32上还开设有4个均匀分布的导液孔328，导液孔328连通冷却液导管361和第二空腔4211使得冷却液可以充满第二空腔4211，达到冷却目的；密封圈362设置于冷却液导管361与变幅杆32之间，止水螺钉363与变幅杆32螺纹连接以用于紧压密封圈362以达到密封效果。

本实用新型各实施例公开的超声抛光装置，在抛光工具上复合超声波振动，在抛光工具对加工工件进行挤压光整的同时，施加超声波振动，增加材料的塑性流动性，改善光整效果，提高抛光工具的使用寿命，且该超声抛光装置可直接装配在标准加工中心上，在工件加工的抛光工序中，无需将加工工件从夹具中取下，在加工中心中直接实现超声波抛光，定位准确，效率高。此外，该超声抛光装置中具有弹性结构，可以缓冲机床主轴受到的振动，保护机床的精度。

本实用新型的背景部分可以包含关于本实用新型的问题或环境的背景信息，而不是由其他人描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本实用新型的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种超声抛光装置，其特征在于，包括刀柄外壳、第一压盖、超声换能组件和抛光工具组件，所述刀柄外壳的前端开设有第一空腔，所述超声换能组件包括超声换能单元和变幅杆，所述超声换能单元的前端固定连接在所述变幅杆的后端，所述变幅杆通过所述第一压盖固定连接在所述第一空腔的前端处以使得所述超声换能单元设置于所述第一空腔内；所述抛光工具组件包括超声传导单元、抛光工具容置单元和抛光工具单元，所述超声传导单元固定连接在所述变幅杆的前端，所述抛光工具容置单元固定连接在所述第一压盖上且所述抛光工具容置单元的前端设有位于所述超声传导单元前端的卡合腔，所述卡合腔用于容置所述抛光工具单元。

2.根据权利要求1所述的超声抛光装置，其特征在于，所述超声传导单元采用击锤，所述变幅杆的前端开设有导向螺纹孔，所述击锤匹配连接在所述导向螺纹孔内。

3.根据权利要求2所述的超声抛光装置，其特征在于，所述击锤的最大外径小于或等于所述变幅杆的前端的外径，且所述击锤的最大外径与所述变幅杆的前端的外径之差不大于0.2mm。

4.根据权利要求1所述的超声抛光装置，其特征在于，所述抛光工具容置单元包括第二盖板、第二压盖、螺母模块，其中所述第二盖板内贯穿开设第二空腔，所述变幅杆的前侧设置于所述第二空腔内，所述第二压盖用于将所述第二盖板的后端固定连接在所述第一压盖的前端，所述螺母模块连接在所述第二盖板的前端以与所述第二盖板共同形成所述卡合腔。

5.根据权利要求4所述的超声抛光装置，其特征在于，所述抛光工具单元采用抛光球，所述第二空腔的前端为球形槽，所述螺母模块的前端开设有弧形孔，其中所述球形槽和所述弧形孔共同形成所述卡合腔，所述球形槽的直径大于所述抛光球的直径，且所述球形槽的直径与所述抛光球的直径的差值在0.05～0.1mm之间。

6.根据权利要求4所述的超声抛光装置，其特征在于，所述螺母模块包括调节螺母和固定螺母以采用双螺纹调距结构，所述调节螺母和所述固定螺母均连接在所述第二盖板的前端且所述调节螺母设置于所述固定螺母的后侧。

7.根据权利要求4所述的超声抛光装置，其特征在于，还包括内冷组件，所述内冷组件包括冷却液导管，所述超声换能单元以及所述变幅杆的中心处分别开设有通孔以用于容置所述冷却液导管，所述变幅杆上还开设有导液孔，所述导液孔连通所述冷却液导管和所述第二空腔以用于将所述冷却液导管内的冷却液导入至所述第二空腔内。

8.根据权利要求7所述的超声抛光装置，其特征在于，所述内冷组件包括还包括密封圈和止水螺钉，所述密封圈设置于所述冷却液导管与所述变幅杆之间，所述止水螺钉与所述变幅杆螺纹连接以用于紧压所述密封圈。

9.根据权利要求1至8任一项所述的超声抛光装置，其特征在于，所述变幅杆的外圆周处设有固定法兰，所述第一压盖固定连接在所述第一空腔的前端处以将所述固定法兰固定连接在所述刀柄外壳与所述第一压盖之间，其中，所述固定法兰的前侧端面上开设有环形凹槽，所述第一压盖的前侧设有凸缘，以使得在所述第一压盖固定连接在所述第一空腔的前端处时，所述第一压盖的前侧的所述凸缘插入至所述环形凹槽内。

10.根据权利要求9所述的超声抛光装置，其特征在于，所述环形凹槽的内径等于所述变幅杆的外径，所述环形凹槽的外径小于所述固定法兰的外径，且所述环形凹槽的深度比所述固定法兰的厚度小1～2mm。

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