[发明专利]一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄

说明书

技术领域

本发明涉及一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄，它可安装于传统铣削设备上，对材料实现超声椭圆振动铣削加工。属于超声振动铣削技术领域。

背景技术

经大量理论及实验研究表明，超声振动切削技术具有显著降低切削力、显著改善加工精度及表面质量、减缓刀具磨损提高刀具耐用度、抑制颤振、降低零件表面残余应力等一系列优良特性。

超声振动铣削技术属于先进加工制造技术，多应用于航空航天制造领域。超声振动铣削技术应用于钛合金弱刚性整体结构件的铣削加工，可以提高零件的整体加工效率，减小刀具、零件的让刀变形，提高零件的形位精度，抑制颤振的产生，改善零件的表面质量，延长刀具寿命等；对于复合材料的铣削加工，如蜂窝材料、树脂基碳纤维复合材料等，超声振动铣削技术可以减少材料分层、撕裂、起毛等加工缺陷的产生，改善零件的加工质量，提高零件的使用性能；针对特种玻璃、陶瓷等脆硬材料的超声铣削加工，可以显著减小切削力、提高表面加工质量、延长刀具寿命等。

现有超声振动铣削设备均为大型专用铣削加工机床，虽然在复合材料、陶瓷、玻璃等材料的铣削加工中取得了一定的加工效果，但当前的超声铣削机床产品存在以下缺点与不足：

(1)刀具振动形式单一，现有的超声机床或超声装置均为轴向的单一振动，超声振动加工的优良特性没有完全发挥出来；

(2)设备加工对象单一，当前的超声振动铣削机床主要针对陶瓷、玻璃等脆硬材料的加工，对于难加工金属材料的加工能力有限；

(3)专用超声振动加工设备购置、维护费用高昂，但应用范围有限，性价比低；

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄，它是一种小型化的、可安装于常用普通铣削设备的超声刀柄，以提升普通铣削机床的加工能力及加工范围，对多种材料实现超声椭圆振动铣削加工，充分发挥超声椭圆振动加工的优良特性，提高零件的加工质量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄，它包括导电滑环1、BT50刀柄2、四组Ⅰ型陶瓷堆(AⅠ型陶瓷堆3、BⅠ型陶瓷堆13、CⅠ型陶瓷堆14、DⅠ型陶瓷堆15)、四组Ⅱ型陶瓷堆(AⅡ型陶瓷堆4、BⅡ型陶瓷堆16、CⅡ型陶瓷堆17、DⅡ型陶瓷堆18)、三个Ⅰ-1型尼龙保护块(AⅠ-1型尼龙保护块5、BⅠ-1型尼龙保护块19、CⅠ-1型尼龙保护块20)、一个Ⅰ-2型尼龙保护块6、三个Ⅱ-1型尼龙保护块(AⅡ-1型尼龙保护块7、BⅡ-1型尼龙保护块21、CⅡ-1型尼龙保护块22)、一个Ⅱ-2型尼龙保护块8、垫片9、M14螺钉10、变幅杆11、锥形压套12。

它们之间的位置连接关系是：变幅杆11与锥形压套12通过中部的定位圆柱台阶同轴布置，Ⅰ型陶瓷堆3、13、14、15及Ⅱ型陶瓷堆4、16、17、18分别置于变幅杆11与锥形压套12之间，并通过环氧树脂胶粘结连接，Ⅰ-1型尼龙保护块5、19、20及Ⅰ-2型尼龙保护块6置于锥形压套12的小端的间隙内，Ⅱ-1型尼龙保护块7、21、22及Ⅱ-2型尼龙保护块22置于锥形压套12的大端的间隙内，保护块与相邻零件11、12间亦采用环氧树脂胶粘结连接，上述零部件置于BT50刀柄的内腔内，通过刀柄后端的M14螺钉10、垫片9将其连接成整体，导电滑环1位于BT50刀柄的前端，通过螺纹连接。

所述导电滑环是中部设有圆孔且有供电输入、输出端口的圆盘形市购件，其功能是给高速旋转中的高声刀柄提供激励电压；

所述BT50刀柄是中部设有空腔、一端带锥柄另一端带台肩的筒形市购件，其功能有二，一是用于与机床主轴定心连接，二是容纳产生超声振动的装置；

所述Ⅰ型陶瓷堆是由铜电极片及压电陶瓷交替相叠并粘接在一起的构件，其功能是作为超声振动源激励其他相应零部件产生超声振动；

所述Ⅱ型陶瓷堆是由铜电极片及压电陶瓷交替相叠并粘接在一起的构件，其功能是作为超声振动源激励其他相应零部件产生超声振动；

所述Ⅰ-1型尼龙保护块是带弧面的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电；

所述Ⅰ-2型尼龙保护块是设有圆孔且带弧形的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电，中部通孔用于穿送导线；

所述Ⅱ-1型尼龙保护块是带弧面的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电；

所述Ⅱ-2型尼龙保护块是设有圆孔且带弧形的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电，中部通孔用于穿送导线；