專利名稱：一種超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于難加工材料精密加工領(lǐng)域的銑削加工裝置，尤其是指一種能產(chǎn)生高頻超聲橢圓振動(dòng)的銑削刀柄裝置。屬于超聲振動(dòng)加工裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著航空、航天等國(guó)防產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等產(chǎn)品高速、高機(jī)動(dòng)性能要求越來(lái)越高。在保證強(qiáng)度和剛度的條件下，輕量化、結(jié)構(gòu)整體化是航空航天產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。采用復(fù)合材料、鈦合金等材料的薄壁結(jié)構(gòu)件具有高強(qiáng)度、重量輕、高承載等特點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在薄壁零件的加工過(guò)程中，由于其剛性較低，在切削力、切削熱、切削振動(dòng)等因素綜合作用下，使其極易產(chǎn)生加工變形，難以保證零件的加工精度和表面質(zhì)量，甚至造成整個(gè)構(gòu)件的報(bào)廢，嚴(yán)重影響整體加工效率。因此高精度、高效率加工已成為航空航天薄壁件加工制造的緊迫需求。超聲振動(dòng)切削間斷、往復(fù)的斷續(xù)切削特點(diǎn)使其具有顯著降低切削力、抑制振顫、降低殘余應(yīng)力、提高加工精度和表面質(zhì)量、延長(zhǎng)刀具壽命等作用。為解決薄壁件的高精度、高效率加工問(wèn)題，超聲振動(dòng)逐漸被引入到銑削加工中，國(guó)內(nèi)外均取得了一些成果。但至今尚沒(méi)有一種能夠與傳統(tǒng)加工中心實(shí)現(xiàn)柔性對(duì)接的超聲振動(dòng)銑削刀柄，這限制了超聲振動(dòng)銑削技術(shù)在精密銑削領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
1、目的:本發(fā)明的目的是提供一種超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄裝置，它能夠與傳統(tǒng)加工中心實(shí)現(xiàn)柔性對(duì)接，實(shí)現(xiàn)高頻超聲橢圓振動(dòng)銑削，解決鈦合金、復(fù)合材料高精度、高效率銑削難題。2、技術(shù)方案:本發(fā)明一種超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄裝置，它包括有供電盒、超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄、密封環(huán)和保護(hù)罩。它們之間的位置連接關(guān)系是:供電盒的上端面通過(guò)螺栓與機(jī)床的刀盤(pán)下平面連接，超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄的小圓軸與刀盤(pán)通過(guò)彈簧夾頭連接，其大圓柱的上端面與供電盒的下端面螺接，其大圓柱的下端面放置密封環(huán)，并通過(guò)螺栓與保護(hù)罩連接。所述供電盒包括電源插座、左半殼體和右半殼體。其之間的關(guān)系是:電源插座放置在左半殼體的梯形通孔225內(nèi)，左半殼體和右半殼體通過(guò)連接件連成整體。該電源插座是按需選購(gòu)的市購(gòu)件；該左半殼體為半環(huán)狀件，其上設(shè)置有A上端面227和A下端面228，中部設(shè)置有梯形通孔225用于放置電源插座21，其設(shè)置的C通孔223用于與右半殼體螺接；A上端面227上設(shè)置的B通孔222用于與機(jī)床刀盤(pán)的下平面連接。該右半殼體的形狀與左半殼體類似，其上設(shè)置有B上端面234和B下端面236，B對(duì)接面233上設(shè)置的F通孔232用于與左半殼體螺接，B上端面234上設(shè)置的E通孔231用于與機(jī)床刀盤(pán)的下平面連接。該供電盒主要是為了實(shí)現(xiàn)插拔供電和連接機(jī)床主軸外殼與導(dǎo)電滑環(huán)定子實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供電的作用。在本發(fā)明中供電盒設(shè)計(jì)成左右兩個(gè)半殼體，這是為了在安裝超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄時(shí)，方便使用扳手?jǐn)Q緊刀盤(pán)上的鎖緊螺母。
所述超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄包括高精度加長(zhǎng)桿、導(dǎo)電滑環(huán)、后蓋板、壓電陶瓷堆、前蓋板、絕緣管、緊固螺釘和直柄立銑刀。其之間的關(guān)系是:高精度加長(zhǎng)桿連接機(jī)床主軸和直柄立銑刀實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞。而前蓋板通過(guò)熱裝固定在高精度加長(zhǎng)桿上，用螺釘將后蓋板、壓電陶瓷堆、絕緣管等與前蓋板固定，從而實(shí)現(xiàn)了超聲振動(dòng)發(fā)生部分與直柄立銑刀同步旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)電滑環(huán)轉(zhuǎn)子通過(guò)螺釘固定在后蓋板上，隨同后蓋板一起旋轉(zhuǎn)，而導(dǎo)電滑環(huán)定子固定通過(guò)供電盒間接固定在機(jī)床主軸外殼上，不旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)供電。該高精度加長(zhǎng)桿包括夾持柄、高精度彈簧夾頭和緊固螺帽，高精度彈簧夾頭的外錐面與夾持柄一端的內(nèi)錐面配接，并通過(guò)緊固螺帽的內(nèi)螺紋與夾持柄的外螺紋螺接。該夾持柄是一圓管件，其一端加工有外螺紋和內(nèi)錐面；該高精度彈簧夾頭是喇叭口狀件，其外錐面開(kāi)有豁口便于夾緊直柄立銑刀并與夾持柄的內(nèi)錐面接觸；該緊固螺帽是套筒狀件，其內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋與夾持柄的外螺紋連接。該導(dǎo)電滑環(huán)包括定字和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子置于定字內(nèi)部，該轉(zhuǎn)子是圓盤(pán)狀件，其上設(shè)置有H通孔3221和A中心通孔3223 ;該定字是環(huán)狀件，其上設(shè)置有C螺紋孔3211。該后蓋板是圓柱狀件，其上設(shè)置有B中心通孔333、階梯通孔331、D螺紋孔332和臺(tái)肩335 ;該壓電陶瓷堆由激勵(lì)源A、激勵(lì)源B和中心絕緣管組成，后者放在前二者中心通孔之間，三者之間緊密接觸；該激勵(lì)源A和激勵(lì)源B為圓形陶瓷件，其上設(shè)置有C中心通孔341和I通孔342;該中心絕緣管是塑料圓管；激勵(lì)源A和激勵(lì)源B加上相應(yīng)電源激勵(lì)后，會(huì)產(chǎn)生兩路方向相互垂直的彎曲高頻振動(dòng)，最終在銑刀切削刃處合成成橢圓振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超聲橢圓振動(dòng)銑削。達(dá)到降低切削力和切削溫度，提高加工精度和表面質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具的壽命的目的。該前蓋板是臺(tái)階軸狀件，其上設(shè)置有D中心通孔352、E螺紋孔351和板手平面354。該絕緣管是4個(gè)塑料圓管，置于壓電陶瓷堆中的I通孔342內(nèi)；該緊固螺釘是按需選購(gòu)的沉頭螺釘；該直柄立銑刀是按需選購(gòu)的圓桿式立銑刀。通過(guò)高精度彈簧夾頭連接直柄立銑刀，不僅換刀方便而且可利用現(xiàn)有刀具，通過(guò)更換夾頭可實(shí)現(xiàn)多直徑尺寸、不同銑刀類型的刀具更換，裝夾、拆卸方便。所述密封環(huán)是環(huán)狀件，其上設(shè)置有J通孔41。所述保護(hù)罩是帶法蘭的喇叭口狀件，法蘭上設(shè)置有K通孔51，喇叭口端設(shè)置有E中心通孔52。在本發(fā)明中，通過(guò)密封環(huán)和保護(hù)罩對(duì)壓電陶瓷堆進(jìn)行保護(hù)，通過(guò)螺釘將保護(hù)罩和密封環(huán)固定在導(dǎo)電滑環(huán)的定子上，從而間接固定在機(jī)床主軸外殼上，在銑削時(shí)固定不動(dòng)。3、優(yōu)點(diǎn)及功效:本發(fā)明一種超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄裝置有以下優(yōu)點(diǎn):( I)通過(guò)激勵(lì)源A和激勵(lì)源B產(chǎn)生兩個(gè)方向相互垂直的彎曲振動(dòng)合成成超聲橢圓振動(dòng)進(jìn)行銑削加工。(2)銑削刀柄通過(guò)高精度中心桿連接加工中心主軸和直柄立銑刀，有效避免因激勵(lì)源、變幅桿、振動(dòng)體的裝配產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)誤差。有利于主軸轉(zhuǎn)矩的有效傳遞。(3)超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄通過(guò)高精度彈簧夾頭連接直柄立銑刀，不僅換刀方便而且可利用現(xiàn)有刀具，通過(guò)更換夾頭可實(shí)現(xiàn)多直徑尺寸、不同銑刀類型的刀具更換，裝夾、拆卸方便。(4)在后蓋板的外緣上安裝滑環(huán)，利用供電盒使滑環(huán)的外圈與機(jī)床刀盤(pán)固連，實(shí)現(xiàn)了換能器的回轉(zhuǎn)供電。(5)本發(fā)明通過(guò)實(shí)現(xiàn)普通銑削的超聲振動(dòng)加工，可以有效降低切削力和切削溫度，提高加工精度和表面質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具的壽命。


圖1是本發(fā)明超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄裝置整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄裝置分解圖。圖3是本發(fā)明供電盒分解圖。圖3A是本發(fā)明供電盒左半殼體結(jié)構(gòu)圖。圖3B是本發(fā)明供電盒右半殼體結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄主體分解圖。圖4A是本發(fā)高精度加長(zhǎng)桿分解圖。
權(quán)利要求
1.一種超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄裝置，其特征在于:它包括有供電盒、超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄、密封環(huán)和保護(hù)罩；供電盒的上端面通過(guò)螺栓與機(jī)床的刀盤(pán)下平面連接，超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄的小圓軸與刀盤(pán)通過(guò)彈簧夾頭連接，其大圓柱的上端面與供電盒的下端面螺接，其大圓柱的下端面放置密封環(huán)，并通過(guò)螺栓與保護(hù)罩連接； 所述供電盒包括電源插座、左半殼體和右半殼體，電源插座放置在左半殼體的梯形通孔(225)內(nèi)，左半殼體和右半殼體通過(guò)連接件連成整體；該電源插座是按需選購(gòu)的市購(gòu)件；該左半殼體為半環(huán)狀件，其上設(shè)置有A上端面(227)和A下端面(228)，中部設(shè)置有梯形通孔(225)用于放置電源插座(21)，其設(shè)置的C通孔(223)用于與右半殼體螺接；A上端面(227)上設(shè)置的B通孔(222)用于與機(jī)床刀盤(pán)的下平面連接；該右半殼體的形狀與左半殼體類似，其上設(shè)置有B上端面(234)和B下端面(236)，B對(duì)接面(233)上設(shè)置的F通孔(232)用于與左半殼體螺接，B上端面(234)上設(shè)置的E通孔(231)用于與機(jī)床刀盤(pán)的下平面連接；供電盒設(shè)計(jì)成左右兩個(gè)半殼體，是為了在安裝超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄時(shí)，方便使用扳手?jǐn)Q緊刀盤(pán)上的鎖緊螺母； 所述超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄包括高精度加長(zhǎng)桿、導(dǎo)電滑環(huán)、后蓋板、壓電陶瓷堆、前蓋板、絕緣管、緊固螺釘和直柄立銑刀；高精度加長(zhǎng)桿連接機(jī)床主軸和直柄立銑刀實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞，而前蓋板通過(guò)熱裝固定在高精度加長(zhǎng)桿上，用螺釘將后蓋板、壓電陶瓷堆、絕緣管與前蓋板固定，從而實(shí)現(xiàn)超聲振動(dòng)發(fā)生部分與直柄立銑刀同步旋轉(zhuǎn)；導(dǎo)電滑環(huán)轉(zhuǎn)子通過(guò)螺釘固定在后蓋板上，隨同后蓋板一起旋轉(zhuǎn)，而導(dǎo)電滑環(huán)定子固定通過(guò)供電盒間接固定在機(jī)床主軸外殼上，不旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)供電；該高精度加長(zhǎng)桿包括夾持柄、高精度彈簧夾頭和緊固螺帽，高精度彈簧夾頭的外錐面與夾持柄一端的內(nèi)錐面配接，并通過(guò)緊固螺帽的內(nèi)螺紋與夾持柄的外螺紋螺接；該夾持柄是一圓管件，其一端加工有外螺紋和內(nèi)錐面；該高精度彈簧夾頭是喇叭口狀件，其外錐面開(kāi)有豁口便于夾緊直柄立銑刀并與夾持柄的內(nèi)錐面接觸；該緊固螺帽是套筒狀件，其內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋與夾持柄的外螺紋連接；該導(dǎo)電滑環(huán)包括定字和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子置于定字內(nèi)部，該轉(zhuǎn)子是圓盤(pán)狀件，其上設(shè)置有H通孔(3221)和A中心通孔(3223);該定字是環(huán)狀件，其上設(shè)置有C螺紋孔(3211);該后蓋板是圓柱狀件，其上設(shè)置有B中心通孔(333)、階梯通孔(331)、D螺紋孔(332)和臺(tái)肩(335);該壓電陶瓷堆由激勵(lì)源A、激勵(lì)源B和中心絕緣管組成，后者放在前二者中心通孔之間，三者之間緊密接觸；該激勵(lì)源A和激勵(lì)源B為圓形陶瓷件，其上設(shè)置有C中心通孔(341)和I通孔(342);該中心絕緣管是塑料圓管；激勵(lì)源A和激勵(lì)源B加上相應(yīng)電源激勵(lì)后，會(huì)產(chǎn)生兩路方向相互垂直的彎曲高頻振動(dòng)，最終在銑刀切削刃處合成成橢圓振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超聲橢圓振動(dòng)銑削；該前蓋板是臺(tái)階軸狀件，其上設(shè)置有D中心通孔(352)、E螺紋孔(351)和板手平面(354);該絕緣管是4個(gè)塑料圓管，置于壓電陶瓷堆中的I通孔(342)內(nèi)；該緊固螺釘是按需選購(gòu)的沉頭螺釘；該直柄立銑刀是按需選購(gòu)的圓桿式立銑刀； 所述密封環(huán)是環(huán)狀件，其上設(shè)置有J通孔(41)； 所述保護(hù)罩是帶法蘭的喇叭口狀件，法蘭上設(shè)置有K通孔(51)，喇叭口端設(shè)置有E中心通孔(52)。
全文摘要
一種超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄裝置，它包括有供電盒、超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄、密封環(huán)和保護(hù)罩；供電盒的上端面通過(guò)螺栓與機(jī)床的刀盤(pán)下平面連接，超聲橢圓振動(dòng)銑削刀柄的小圓軸與刀盤(pán)通過(guò)彈簧夾頭連接，其大圓柱的上端面與供電盒的下端面螺接，其大圓柱的下端面放置密封環(huán)，并通過(guò)螺栓與保護(hù)罩連接；本發(fā)明能夠與傳統(tǒng)加工中心實(shí)現(xiàn)柔性對(duì)接，實(shí)現(xiàn)高頻超聲橢圓振動(dòng)銑削，解決鈦合金、復(fù)合材料高精度、高效率銑削難題。它在超聲振動(dòng)加工裝置技術(shù)領(lǐng)域里具有廣闊地應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B06B1/06GK103157593SQ201310076528
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者張德遠(yuǎn), 代建隊(duì), 盧慧敏, 梁海彤 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)