CN219310106U - 热缩装夹刀具超声刀柄 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热缩装夹刀具超声刀柄，其包括超声换能器组件、刀具、热缩刀柄外壳、装夹法兰和变幅杆，所述变幅杆的前端设有与所述刀具相适配的热胀冷缩孔，所述变幅杆通过装夹法兰安装在所述热缩刀柄外壳上。本实用新型的结构设计巧妙、合理，由于刀具采用热缩装夹的形式，有效减少了超声振动传递过程中内部摩擦能量的损耗，超声刀柄结构的动平衡特性也得到改善。并且通过结构设计，使得变幅杆前端长度远离超声换能器组件，可保证刀具装夹后，超声刀柄内压电陶瓷长期持续工作。通过装夹法兰能方便实现换能器的安装，操作简单方便。所述热缩刀柄外壳上设有安装环，使得超声刀柄能够精确定位安装在加工机床安装上，利于精密制造加工。

Description

热缩装夹刀具超声刀柄

技术领域

本实用新型涉及超声刀柄技术领域，特别涉及一种热缩装夹刀具超声刀柄。

背景技术

目前,在超声波刀柄中，加工工具主要采用密封螺帽的安装形式，具体安装方法为：先将加工工具插入筒夹内，然后将筒夹插设于变幅杆的插孔内，最终在加工工具的前端套设有密封螺帽，密封螺帽与变幅杆的前端采用螺纹连接，从而使得筒夹发生径向的弹性变形以压紧加工工具。但是由于具有筒夹和密封螺帽等组件之间的多接触面，且由于筒夹和密封螺帽的材料选用也通常不同，从而在超声波的传导中，在各组件之间的接触面会由于介质的突变对能量产生较大的损耗，且在实际使用过程中，筒夹和密封螺帽的连接位置处发热严重，造成密封螺帽容易卡死，筒夹的内锥精度快速流失，从而使得加工稳定性及加工精度得不到保证。

如公开号“CN110394468A”，名称为“超声波刀柄、超声波加工组件及超声波主轴”的实用新型公开了一种超声波刀柄、超声波加工组件及超声波主轴，其的超声波加工组件包括超声波刀柄和刀具，变幅杆13的前端设有锥形的连接孔，刀具通过其外部套设的筒夹与连接孔插接或螺接；为了提升刀具与超声波刀柄之间的连接稳定性，后者还包括密封螺帽，密封螺帽与变幅杆的前端螺接并压紧筒夹。其存在上述问题，如存在较大的摩擦变形，使得超声能量的传递出现较大内部损耗，刀具紧固螺纹面发热较为严重，使得刀具末端机械振动位移降低等问题。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计合理，减少能量损耗,有效改善动平衡特性的热缩装夹刀具超声刀柄。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：

一种热缩装夹刀具超声刀柄，其包括超声换能器组件、刀具、热缩刀柄外壳、装夹法兰和变幅杆，所述热缩刀柄外壳内设有用来容纳所述超声换能器组件的容纳腔，所述热缩刀柄外壳的尾部外壁上设有安装环，所述超声换能器组件设置在所述变幅杆的尾端，所述变幅杆的前端设有与所述刀具相适配的热胀冷缩孔，所述变幅杆通过装夹法兰安装在所述热缩刀柄外壳上，并使所述超声换能器组件位于所述容纳腔内。

作为本实用新型的一种优选方案，所述装夹法兰为整体厚度一致的圆盘，该圆盘的圆心位置设有与所述变幅杆相适配的安装孔，所述圆盘的外周缘与所述容纳腔的开口相适配。所述装夹法兰采用相对较低的支撑厚度，刚性支撑强度较低，适合于超精密低切削力载荷加工，但刀具末端振幅较高，可以凸显超声振动冲击能量的输出。

作为本实用新型的一种优选方案，所述装夹法兰为圆形柱体，该圆形柱体的外径与所述容纳腔的内径相适配，该圆形柱体的外端径向增大形成阻挡部，该圆形柱体的柱心位置设有与所述变幅杆相适配的安装孔。由于所述装夹法兰厚度较大，刚性支撑强度大，在具有较大载荷的领域具有优势。

作为本实用新型的一种优选方案，所述装夹法兰为台阶圆形体，该台阶圆形体的圆心位置设有与所述变幅杆相适配的安装孔，该台阶圆形体的背面同圆心设有套筒，该套筒的内径大于所述安装孔的孔径，该套筒的外径与所述容纳腔的内径相适配。所述装夹法兰采用台阶圆形体，其结构支撑刚度介于上述两种装夹法兰的结构之间，在支撑刚度和振幅输出采取了平衡手段，适合于切削力载荷适中和中等振幅输出的加工工况。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的结构设计合理，巧妙采用热胀冷缩的原理，给变幅杆的前端的热胀冷缩孔进行加热，在该孔受热扩张后插入刀具，随之降低温度该孔收缩实现夹紧刀具的目的。由于采用热缩装夹的形式，有效减少了超声振动传递过程中内部摩擦能量的损耗，超声刀柄结构的动平衡特性也得到改善。并且通过结构设计，使得变幅杆前端长度远离超声换能器组件，可保证刀具装夹后，超声刀柄内压电陶瓷长期持续工作。通过装夹法兰能方便实现换能器的安装，操作简单方便。所述热缩刀柄外壳上设有安装环，使得超声刀柄能够精确定位安装在加工机床安装上，利于精密制造加工。

下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的剖视结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的分解结构示意图。

图3是本实用新型实施例1中装夹法兰的立体结构示意图。

图4是本实用新型实施例1中装夹法兰的剖视结构示意图。

图5是本实用新型实施例2中装夹法兰的立体结构示意图。

图6是本实用新型实施例2中装夹法兰的剖视结构示意图。

图7是本实用新型实施例3中装夹法兰的立体结构示意图。

图8是本实用新型实施例3中装夹法兰的剖视结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1至图4，本实用新型提供的一种热缩装夹刀具超声刀柄，其包括超声换能器组件1、刀具2、热缩刀柄外壳3、装夹法兰4和变幅杆5。所述热缩刀柄外壳3和变幅杆5优选采用3Cr13材料制成。

所述热缩刀柄外壳3内设有用来容纳所述超声换能器组件1的容纳腔31，所述热缩刀柄外壳3的尾部外壁上设有安装环32，通过安装环32与加工机床的安装位进行配合，使得超声刀柄能够精确定位安装在加工机床安装上，利于精密制造加工。

所述超声换能器组件1设置在所述变幅杆5的尾端，具体的，所述超声换能器组件1包括前盖板11、后盖板12、压电陶瓷组13和螺栓14，所述变幅杆5的尾端设有与所述螺栓14相适配的螺孔，所述螺栓14依次穿过所述后盖板12、压电陶瓷组13和前盖板11，并拧入所述螺孔，本实施例中，所述压电陶瓷组13的数量为六片压电陶瓷，其它实施例中，可以根据所需而相应调整。通过此结构，使得变幅杆5前端长度远离超声换能器组件1，可保证刀具2装夹后，超声刀柄内压电陶瓷长期持续工作。

所述变幅杆5的前端直径逐渐变小呈圆锥状。所述变幅杆5通过装夹法兰4安装在所述热缩刀柄外壳3上，并使所述超声换能器组件1位于所述容纳腔31内。

所述变幅杆5的前端设有与所述刀具2相适配的热胀冷缩孔51，本实施例中，以刀具2的直径为3.175mm。所述热胀冷缩孔51的孔径尺寸与刀具2为过盈配合，公差优选为0.01～0.03mm，即热胀冷缩孔51的孔径为3.135～3.165mm，小于刀具的刀柄直径0.01～0.03mm。在该配合公差范围内，给变幅杆5的前端的热胀冷缩孔51进行加热，通过热胀冷缩效应可使得热胀冷缩孔51扩张让刀具2的刀柄顺利插入，随之降低温度冷却后热胀冷缩孔51进而收缩可实现孔与刀具2的过盈配合稳固装夹。针对其他微细加工的刀具2的刀柄直径在2～4mm范围内，也可采用该配合公差关系。在使用时，由于变幅杆5和刀具2采用热缩装夹的形式，有效减少了超声振动传递过程中内部摩擦能量的损耗，超声刀柄结构的动平衡特性也得到改善。

本实施例中，参见图3和图4，所述装夹法兰4为整体厚度一致的圆盘，所述圆盘的圆心位置设有与所述变幅杆5相适配的安装孔41，通过该安装孔41套设在所述变幅杆5上。其它实施例中，所述装夹法兰4和所述变幅杆5也可以一体加工而成。所述圆盘的外周缘与所述容纳腔31的开口相适配。所述装夹法兰4采用相对较低的支撑厚度，刚性支撑强度较低，适合于超精密低切削力载荷加工，但刀具2末端振幅较高，可以凸显超声振动冲击能量的输出。

实施例2：参见图5和图6，本实用新型提供的一种热缩装夹刀具超声刀柄，其和实施例1的结构基本一致，区别点在于，所述装夹法兰4为圆形柱体，该圆形柱体的外径与所述容纳腔31的内径相适配，该圆形柱体的外端径向增大形成阻挡部42，该圆形柱体的柱心位置设有与所述变幅杆5相适配的安装孔41。由于所述装夹法兰4厚度较大，刚性支撑强度大，在具有较大载荷的领域具有优势，但超声刀柄刀具2末端振幅输出略微较低。

实施例3：参见图7和图8，本实用新型提供的一种热缩装夹刀具超声刀柄，其和实施例1的结构基本一致，区别点在于，所述装夹法兰4为台阶圆形体，该台阶圆形体的圆心位置设有与所述变幅杆5相适配的安装孔41，该台阶圆形体的背面同圆心设有套筒43，该套筒43的内径大于所述安装孔41的孔径，该套筒43的外径与所述容纳腔31的内径相适配。所述装夹法兰4采用台阶圆形体，其结构支撑刚度介于实施例1、实施例2中的装夹法兰4的结构之间，在支撑刚度和振幅输出采取了平衡手段，适合于切削力载荷适中和中等振幅输出的加工工况。即所述装夹法兰4可以采用三种结构，能增加了超声刀柄面对复杂工况的适应性。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制，采用与其相同或相似的其它超声刀柄，均在本实用新型保护范围内。

Claims (6)

1.一种热缩装夹刀具超声刀柄，其包括超声换能器组件和刀具，其特征在于：其还包括热缩刀柄外壳、装夹法兰和变幅杆，所述热缩刀柄外壳内设有用来容纳所述超声换能器组件的容纳腔，所述热缩刀柄外壳的尾部外壁上设有安装环，所述超声换能器组件设置在所述变幅杆的尾端，所述变幅杆的前端设有与所述刀具相适配的热胀冷缩孔，所述变幅杆通过装夹法兰安装在所述热缩刀柄外壳上，并使所述超声换能器组件位于所述容纳腔内。

2.根据权利要求1所述的热缩装夹刀具超声刀柄，其特征在于，所述装夹法兰为整体厚度一致的圆盘，该圆盘的圆心位置设有与所述变幅杆相适配的安装孔，所述圆盘的外周缘与所述容纳腔的开口相适配。

3.根据权利要求1所述的热缩装夹刀具超声刀柄，其特征在于，所述装夹法兰为圆形柱体，该圆形柱体的外径与所述容纳腔的内径相适配，该圆形柱体的外端径向增大形成阻挡部，该圆形柱体的柱心位置设有与所述变幅杆相适配的安装孔。

4.根据权利要求1所述的热缩装夹刀具超声刀柄，其特征在于，所述装夹法兰为台阶圆形体，该台阶圆形体的圆心位置设有与所述变幅杆相适配的安装孔，该台阶圆形体的背面同圆心设有套筒，该套筒的内径大于所述安装孔的孔径，该套筒的外径与所述容纳腔的内径相适配。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的热缩装夹刀具超声刀柄，其特征在于，所述变幅杆的前端直径逐渐变小呈圆锥状。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的热缩装夹刀具超声刀柄，其特征在于，所述超声换能器组件包括前盖板、后盖板、压电陶瓷组和螺栓，所述变幅杆的尾端设有与所述螺栓相适配的螺孔，所述螺栓依次穿过所述后盖板、压电陶瓷组和前盖板，并拧入所述螺孔。

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