CN219818942U - 一种超声辅助加工刀柄 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超声辅助加工刀柄，涉及加工刀具技术领域，以解决现有方孔加工铣刀的刀柄结构复杂，精度不足的技术问题。加工刀柄包括：刀柄外壳、传动装置、超声辅助振动装置、无线传输盘和莱洛三角形刀具；刀柄外壳为一端开口的空腔结构，刀柄外壳的封闭端与机床主轴连接，传动装置安装在刀柄外壳空腔朝向机床主轴的一侧，超声辅助振动装置的一端与传动装置连接，其另一端穿出刀柄外壳的空腔，莱洛三角形刀具的固定端与超声辅助振动装置的穿出端连接，无线传输盘安装在刀柄外壳上，为超声辅助振动装置提供电能。上述超声辅助加工刀柄结构简单，加工精度高，具有很强的实用性。

Description

一种超声辅助加工刀柄

技术领域

本实用新型涉及加工刀具技术领域，尤其涉及一种超声辅助加工刀柄。

背景技术

随着精密超精密加工技术的发展，超声振动加工技术已经应用越来越广泛，在机械加工领域发挥着不可替代的作用。异形孔加工中很少用到超声辅助加工的刀具，而异形孔加工中的方孔具有导向性好，传递扭矩大等优势，在加工方形通孔的时候可以使用拉削、插削等加工方法，但在遇到加工盲孔时，现有的方法很难实现。现有方孔加工铣刀虽然能够实现加工方形盲孔，但刀柄结构复杂，精度不足。目前，没有一种方便的用于精密加工方孔的刀柄用来夹持刀具。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声辅助加工刀柄，用于解决现有方孔加工铣刀的刀柄结构复杂，精度不足的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

提供一种超声辅助加工刀柄，包括：刀柄外壳、传动装置、超声辅助振动装置、无线传输盘和莱洛三角形刀具；

所述刀柄外壳为一端开口的空腔结构，所述刀柄外壳的封闭端与机床主轴连接，所述传动装置安装在所述刀柄外壳空腔朝向所述机床主轴的一侧，所述超声辅助振动装置的一端与所述传动装置连接，其另一端穿出所述刀柄外壳的空腔，所述莱洛三角形刀具的固定端与所述超声辅助振动装置的穿出端连接，所述无线传输盘安装在所述刀柄外壳上，为所述超声辅助振动装置提供电能。

与现有技术相比，本实用新型提供的超声辅助加工刀柄，刀具外壳的上端符合通用主轴的尺寸，具有通用性；常规刀柄结构内的导向槽在润滑过后具有导向和运动误差补偿的作用，中部壳体通过螺栓与常规刀柄结构连接，其上开设有滚珠槽，安装有滚珠，可储存润滑油，降低摩擦因数，下端壳体末端设有防护罩，可防止切削液等污染物进入刀具腔体内部。刀具外壳采用螺纹连接，安装拆卸方便，可根据内部不同型号的尺寸，换用合适的超声辅助振动装置；传动模块为十字滑块配合，尺寸余量较大，无需换装即可实现不同尺寸方孔的运动效果；超声辅助振动装置的电源正负极通过壳体上的通孔，与外部的无线传输盘相连，安装时可操作空间较大，焊接方便，采用柔性导线相连，在运动时微小的运动不影响连接的稳定性。变幅杆可设计为纵向振动，纵-扭复合振动。刀具可与模板配合，保证形状精度和位置精度，低速切削状态下可加工出表面质量较高的方形孔。本实用新型采用三段式可拆卸的刀柄，配合无线传输装置和方形孔模具，能满足方形孔的普通加工、一维超声振动加工，加工效率高，孔壁表面质量高。适用于不同直径的主轴，具有安装简单，方便拆卸、更换、成本低、适用范围广等优势，具有很强实用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中超声辅助加工刀柄的结构示意图；

图2为图1中刀具外壳结构图；

图3为图1中传动模块结构图；

图4为图1中超声辅助模块结构图；

图5为图1中刀具结构图；

图6为刀具运动范围。

附图标记：

1-刀柄外壳、11-常规刀柄结构、12-中部壳体、13-下端壳体、14-无线传输盘、2-传动装置、21-十字滑块、22-运动块、3-超声辅助振动装置、31-换能器上压块、32-导电片、33-换能器下压块、34-变幅杆、35-夹头、4-莱洛三角形刀具、41-刀具上端、42-切削刃、15-防护罩、51-方形孔模具的内轮廓线，52-莱洛三角形刀具上端的外轮廓线、53-刀具主轴中心运动的轮廓线、54-形成的封闭圆角矩形为刀刃的切削区域。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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。

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个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

利用莱洛三角形的特性，三刃刀具在正方形模具内转动形成的轨迹正好满足方孔加工的需求，基于此本实用新型将超声复合加工的方法与传统加工方法结合，设计出超声辅助的方孔加工刀柄，该刀柄配合莱洛三角形铣刀可加工方形孔，刀刃通过超声辅助产生高频振动，降低在切削时的切削抗力，降低表面粗糙度，提高方形孔的表面质量。若更换刀具和模板可用于其他形状的异形孔加工。

本实用新型提供的超声辅助加工刀柄，包括：刀柄外壳1、传动装置2、超声辅助振动装置3、无线传输盘14和莱洛三角形刀具4；刀柄外壳1为一端开口的空腔结构，刀柄外壳1的封闭端与机床主轴连接，传动装置2安装在刀柄外壳1空腔朝向机床主轴的一侧，超声辅助振动装置3的一端与传动装置2连接，其另一端穿出刀柄外壳1的空腔，莱洛三角形刀具4的固定端与超声辅助振动装置3的穿出端连接，无线传输盘14安装在刀柄外壳1上，为超声辅助振动装置3提供电能。

与现有技术相比，本实用新型提供的超声辅助加工刀柄，刀具外壳的上端符合通用主轴的尺寸，具有通用性；常规刀柄结构内的导向槽在润滑过后具有导向和运动误差补偿的作用，中部壳体通过螺栓与常规刀柄结构连接，其上开设有滚珠槽，安装有滚珠，可储存润滑油，降低摩擦因数，下端壳体用于安装无线传输盘的内环，确保无接触供电，下端壳体末端设有防护罩，可防止切削液等污染物进入刀具腔体内部。刀具外壳采用螺纹连接，安装拆卸方便，可根据内部不同型号的尺寸，换用合适的超声辅助振动装置；传动模块为十字滑块配合，尺寸余量较大，无需换装即可实现不同尺寸方孔的运动效果；超声辅助振动装置的电源正负极通过壳体上的通孔，与外部的无线传输盘相连，安装时可操作空间较大，焊接方便，采用柔性导线相连，在运动时微小的运动不影响连接的稳定性。变幅杆可设计为纵向振动，纵-扭复合振动。刀具可与模板配合，保证形状精度和位置精度，低速切削状态下可加工出表面质量较高的方形孔。本实用新型采用三段式可拆卸的刀柄，配合无线传输装置和方形孔模具，能满足方形孔的普通加工、一维超声振动加工，加工效率高，孔壁表面质量高。适用于不同直径的主轴，具有安装简单，方便拆卸、更换、成本低、适用范围广等优势，具有很强实用性。

作为一种可实施方式，刀柄外壳1包括常规刀柄结构11、中部壳体12和下端壳体13；常规刀柄结构11与机床主轴连接，中部壳体12通过螺栓与常规刀柄结构连接，传动装置2安装在中部壳体12和常规刀柄结构11围成的空腔内，传动装置2的一端与常规刀柄结构11传动连接，下端壳体13与中部壳体12螺纹连接，超声辅助振动装置3远离常规刀柄结构11的一端穿出下端壳体13。

中部壳体12与常规刀柄结构11间螺栓连接，中部壳体12与下端壳体13间螺纹连接，是的刀柄外壳1在拆卸组装时更加的方便快捷，中部壳体12与常规刀柄结构11围城的空腔方便了对传动装置2的安装固定，保证了传动装置2带动超声辅助振动装置3运动的效果。

作为一种可实施方式，传动装置2包括十字滑块21和运动块22；常规刀柄结构11内设置有导向槽，十字滑块21的两端设置有相互垂直的凸块和凹槽，凸块位于导向槽内，运动块22朝向十字滑块21的一端设置有固定块，固定块位于凹槽内，运动块22的另一端与超声辅助振动装置3螺纹连接。

十字滑块21的凸块位于常规刀柄结构11的导向槽内，使得常规刀柄结构能够带动十字滑块21运动，常规刀柄结构11内的导向槽在润滑过后具有导向和运动误差补偿的作用，十字滑块21与运动块22间采用的是凹槽和固定块的连接形式，动力传输稳定。十字滑块21与运动块22相配合，尺寸余量较大，无需换装即可实现不同尺寸方孔的运动效果。

作为一种可实施方式，中部壳体12朝向常规刀柄结构11的一侧设置有滚珠槽，滚珠槽内安装有滚珠，中部壳体12安装在常规刀柄结构11上时，运动块22远离十字滑块21的一侧与滚珠相抵。进一步的，滚珠槽在中部壳体12内环装设置，滚珠槽所在平面与中部壳体12的中轴线垂直。

环状结构的滚珠槽配合安装的滚珠，能够为运动块22提供支撑，滚珠槽内还可以储存润滑油，配合滚珠槽内的滚珠降低摩擦因数，保证了十字滑块21和运动块22动力传输和运动时的效果，保证了方孔加工的精准度。

作为一种可实施方式，超声辅助振动装置3包括换能器、变幅杆34和夹头35；换能器的两端分别与运动块22和变幅杆34连接，换能器与无线传输盘14电连接，夹头35设置在变幅杆34远离换能器的一端，莱洛三角形刀具4安装在夹头35上。

换能器为能量转换器，能够将高频电能转换为机械振动，变幅杆34可设计为纵向振动，纵-扭复合振动，均可适用于本装置。超声辅助振动装置3配合莱洛三角形刀具4，满足了方形孔的普通加工、一维超声振动加工，加工效率高，使得加工的方孔的孔壁表面质量更高。

作为一种可实施方式，换能器包括换能器上压块31、换能器下压块33和导电片32；换能器上压块31和换能器下压块33固定连接，导电片32包括正极导电片和负极导电片，正极导电片和负极导电片设置在换能器上压块31和换能器下压块33上，无线传输盘14安装在中部壳体12上，中部壳体12上设置有导电片32穿透的通孔，正极导电片和负极导电片穿过通孔与无线传输盘14电连接。进一步的，导电片32通过柔性导线与无线传输盘14电连接。

超声辅助振动装置3的正极导电片和负极导电片通过壳体上的通孔，与外部的无线传输盘14相连，安装时可操作空间较大，焊接方便，为了保证电能传输的稳定性，采用柔性导线相连，在运动时微小的运动不影响连接的稳定性。

作为一种可实施方式，莱洛三角形刀具4包括刀具夹持部、刀具上端41和切削刃42；刀具上端41与刀具夹持部和切削刃42连接，刀具上端41与方形孔磨具配合，刀具夹持部与超声辅助振动装置3连接，切削刃42切削工件。

刀具夹持部与超声辅助振动装置3的夹头35连接，实现了对莱洛三角形刀具4的固定，刀具上端41与方形孔磨具配合，再配合切削刃42，实现了对工件上方孔的加工。通过设置的超声辅助振动装置3，保证了加工的方孔内壁表面的质量。刀具可与模板配合，保证形状精度和位置精度，低速切削状态下可加工出表面质量较高的方形孔。刀具运动范围如图5所示，矩形51为方形孔模具的内轮廓线，曲线52为莱洛三角形刀具4上端41的外轮廓线，曲线53为刀具主轴中心运动的轮廓线，曲线54形成的封闭圆角矩形为刀刃的切削区域。

作为一种可实施方式，加工刀柄还包括防护罩15；防护罩15安装在刀柄外壳1远离机床主轴的一端，超声辅助振动装置3穿出防护罩15。

防护罩15的设置，可有效防止切削液等污染物进入刀具腔体内部，保证装置内部的清洁性和稳定运行。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超声辅助加工刀柄，其特征在于，包括：刀柄外壳、传动装置、超声辅助振动装置、无线传输盘和莱洛三角形刀具；

所述刀柄外壳为一端开口的空腔结构，所述刀柄外壳的封闭端与机床主轴连接，所述传动装置安装在所述刀柄外壳空腔朝向所述机床主轴的一侧，所述超声辅助振动装置的一端与所述传动装置连接，其另一端穿出所述刀柄外壳的空腔，所述莱洛三角形刀具的固定端与所述超声辅助振动装置的穿出端连接，所述无线传输盘安装在所述刀柄外壳上，为所述超声辅助振动装置提供电能。

2.根据权利要求1所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述刀柄外壳包括常规刀柄结构、中部壳体和下端壳体；

所述常规刀柄结构与所述机床主轴连接，所述中部壳体通过螺栓与所述常规刀柄结构连接，所述传动装置安装在所述中部壳体和所述常规刀柄结构围成的空腔内，所述传动装置的一端与所述常规刀柄结构传动连接，所述下端壳体与所述中部壳体螺纹连接，所述超声辅助振动装置远离所述常规刀柄结构的一端穿出所述下端壳体。

3.根据权利要求2所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述传动装置包括十字滑块和运动块；

所述常规刀柄结构内设置有导向槽，所述十字滑块的两端设置有相互垂直的凸块和凹槽，所述凸块位于所述导向槽内，所述运动块朝向所述十字滑块的一端设置有固定块，所述固定块位于所述凹槽内，所述运动块的另一端与所述超声辅助振动装置螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述中部壳体朝向所述常规刀柄结构的一侧设置有滚珠槽，所述滚珠槽内安装有滚珠，所述中部壳体安装在所述常规刀柄结构上时，所述运动块远离所述十字滑块的一侧与所述滚珠相抵。

5.根据权利要求4所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述滚珠槽在所述中部壳体内环装设置，所述滚珠槽所在平面与所述中部壳体的中轴线垂直。

6.根据权利要求3所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述超声辅助振动装置包括换能器、变幅杆和夹头；

所述换能器的两端分别与所述运动块和所述变幅杆连接，所述换能器与所述无线传输盘电连接，所述夹头设置在所述变幅杆远离所述换能器的一端，所述莱洛三角形刀具安装在所述夹头上。

7.根据权利要求6所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述换能器包括换能器上压块、换能器下压块和导电片；

所述换能器上压块和所述换能器下压块固定连接，所述导电片包括正极导电片和负极导电片，所述正极导电片和所述负极导电片设置在所述换能器上压块和所述换能器下压块上，所述无线传输盘安装在所述中部壳体上，所述中部壳体上设置有所述导电片穿透的通孔，所述正极导电片和所述负极导电片穿过所述通孔与所述无线传输盘电连接。

8.根据权利要求7所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述导电片通过柔性导线与所述无线传输盘电连接。

9.根据权利要求1所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述莱洛三角形刀具包括刀具夹持部、刀具上端和切削刃；

所述刀具上端与所述刀具夹持部和所述切削刃连接，所述刀具上端与方形孔磨具配合，所述刀具夹持部与所述超声辅助振动装置连接，所述切削刃切削工件。

10.根据权利要求1所述的超声辅助加工刀柄，其特征在于，所述加工刀柄还包括防护罩；

所述防护罩安装在所述刀柄外壳远离所述机床主轴的一端，所述超声辅助振动装置穿出所述防护罩。