[实用新型]超声波双向振动车削装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于在车床上对工件进行超声波振动车削的装置，属于超声波车削技术领域。

背景技术

超声波振动车削，是指使车刀以振动频率f=16-50KHz、振幅a=10-25μm的超声波范围的振动频率和小振幅沿切削方向进行的车削。超声波振动装置，通常包括变幅杆和换能器，变幅杆的一端与换能器连接，将换能器与超声波发生器电连接，在车削过程中，将变幅杆的另一端作用在车刀的刀杆上，启动超声波发生器，换能器将电振荡信号转换成超声频机械振动，变幅杆将换能器的超声频机械振动放大后传递给车刀，使车刀刀尖产生超声频振动，实现对工件的超声波车削。

已有的超声波振动车削技术有图1所示的弯曲振动超声车削技术和图2所示的纵向振动-弯曲振动超声车削技术。弯曲振动超声车削技术是：与换能器3连接的变幅杆2直接固定连接在车刀1的后端，变幅杆2与车刀1方向一致，，变幅杆2和换能器3的外部设置一个保护套8，换能器3与超声波发生器相连，换能器3将电振荡信号转换成超声频机械振动，变幅杆2将换能器3的超声频机械振动放大后传递给车刀1，推动刀头做弯曲振动。纵向振动-弯曲振动超声车削技术是将与换能器3连接的变幅杆2通过螺栓垂直固定连接在车刀1的后部（在车刀1的后端与刀架4之间）。这两种方式都是使变幅杆2和车刀1固定连接为一体，将车刀1通过螺栓5和压块7装夹在刀架4上，同时通过螺栓和压块作用在车刀1上的压力点A和B必须在超声波输出的节点上。变幅杆2在换能器3带动下对车刀1产生超声波振动。

中国专利文献 CN101633046B公开了一种《超声波振动车削专用装置》 ，包括主夹具件、次夹具件底板、次夹具件压板和节点垫片，主夹具件与次夹具件底板的一端固定垂直连接，次夹具件压板与次夹具件底板固定连接并相互平行，节点垫片固定设置于次夹具件底板上并正对于次夹具件压板。节点垫片的节点位置与车刀的节点位置相同，节点垫片的节点间距为超声波在车刀中传播波长的1/2，车刀安装在该专用装置中，使车刀节点的位置与节点垫片的位置相对应，可以实现刀具上下方向的移动，调正刀尖与工件中心线在同一平面上。

以上现有的超声波振动车削方式，均是将变幅杆与车刀刀杆（或车刀）固定连接为一体，这种方式存在的问题是，当车削参数（如线速度、切削深度、进给量等）发生变化时，车削的负载特性就发生变化，而这种负载的变化直接影响超声波能量输出的稳定性，超声波能量输出不稳定就直接影响车刀刀尖的振动而影响车削的质量；甚至，在负载较大、车刀所受的切削力较大或负载变化很大的情况下，超声波能量输出就很小甚至没有输出，车刀的刀尖也就会振动很小甚至没有振动，对工件车削时，起不到超声波振动的效果；同时由于车刀上的压力点A和B必须在超声波输出的节点上，由于各种条件的限制，很难保证这一点，如果满足不了这个要求，就无法使车刀产生超声波振动。另外由于变幅杆的冲击是周期性的，当只设置一个变幅杆对车刀冲击振动时, 变幅杆只能实现对车刀半波冲击振动，不能使车刀始终保持较大振幅的振动。这也是到目前为止超声波振动车削并没有工业化应用的实质原因。

发明内容

本实用新型针对现有超声波车削技术存在的问题，提供一种超声波能量输出对车削负载不敏感、使车刀刀尖振动稳定、振动车削效果好的超声波双向振动车削装置。

本实用新型的超声波双向振动车削装置，采用以下技术方案：

该超声波振动车削装置，包括两个变幅杆，两个变幅杆上下设置，每一个变幅杆的一端分别与一个换能器连接，同时每个变幅杆分别与一个压力机构连接。

换能器可以为磁滞伸缩换能器，也可以为压电陶瓷换能器。

所述压力机构为弹簧、液压缸或气缸。

将两个变幅杆的一端上下作用在车刀刀杆的位于车刀刀尖与安装车刀的刀架之间的部位或者是上下对称地作用在车刀的伸出安装刀架之外的后部，两个变幅杆与车刀的刀杆只是接触，不连为一体。在车削过程中压力机构使变幅杆始终与车刀刀杆接触，启动两个超声波发生器，使换能器将电振荡信号转换成超声频机械振动，使两个变幅杆的振动相位相差180°，变幅杆将换能器的超声频机械振动放大后传递给车刀，上下两个变幅杆对车刀刀杆交替产生振动，在稳定的振动力下实现对工件的超声波车削。