[发明专利]一种加工中心可换刀式无线共振传能超声光整装置

说明书

本发明公开了一种加工中心可换刀式无线共振传能超声光整装置，在刀柄的下部设置有外套(4)和内套(5)，刀柄的外套(4)和内套(5)之间设置有弹性伸缩机构，在内套(4)内设置有超声换能器(3)，超声换能器(3)与变幅杆(6)固定连接，在变幅杆(6)的端部连接有夹套(7)，在外套(4)上设置有传能接收器(8)；传能接收器(8)通过无线的方式接收发射器(9)发出的超声频震荡信号，光整工具在随同主轴运动的同时高频振动，对工件表面进行光整加工。本发明的优点是安装方便，可实现自动换刀，光整效果好、精度高，对加工中心主轴冲击小。

技术领域

本发明属于特种机械加工技术领域，涉及一种加工中心可换刀式无线共振传能超声光整装置。

背景技术

加工中心(英文缩写为CNC全称为Computerized Numerical Control)是一种从数控铣床发展而来的多功能高性能自动化的数控机床设备，加工中心相比于数控铣床最大的区别就是加工中心具有独立的刀库，能够实现自动更换加工刀具的功能，这也是加工中心的一大优势，通过在刀库上安装不同类型不同用途的加工刀具，可以一次在装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，进而实现多种加工功能；但是无论用何种金属加工刀具加工，在零件表面总会留下微细的凸凹不平的刀痕，出现交错起伏的峰谷现象；

光整加工是利用机械挤压的原理，获得光洁如镜的金属表面的一种机械无切削的塑性加工方法；压光刀作为零件表面光整加工工具，压光刀具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，而达到工件表面粗糙值降低；但是光整刀具使用寿命短，易损坏，综合使用成本高。同时，由于压光会在工件表面产生硬化层，此层与内部材料有明显的分层现象，容易造成表层脱落；而且由于压光刀刚性力太大，一般为1000N-3000N，所以对机床传动机构导轨损伤很大，严重损伤机床精度和寿命。

随着超声波技术的发展，超声波技术在机床行业机械加工方面的应用越来越多；在加工中心的刀具上附加超声振动，可以实现对陶瓷、玻璃等硬脆难加工材料的复合加工的已有很多应用，但在加工中心上附加超声波进行光整加工由于涉及的技术问题较多，很少有实际应用。在不改变加工中心设备的基础上，在加工中心上附加超声波装置实现对零件光整加工是实现复杂零件光整加工、提高零件的表面光度和加工精度的重要途径，也是机床加工领域创新研究的重要方向。

发明内容

本发明的目的就是设计一种加工中心可换刀式无线共振传能超声光整装置，在不改变加工中心机床结构的情况下，把超声波能量通过无线传能的方式传递到安装在加工中心上的光整刀具，实现对复杂零件的超声波光整加工。

本发明的技术方案是：一种加工中心可换刀式无线共振传能超声光整装置，其特征是：刀柄的上部为与加工中心主轴孔相配的安装锥柄，刀柄的下部固定连接有环形外套，内套置于外套内通过弹性元件构成弹性伸缩机构，内套内部封装有超声换能器，超声换能器的下端伸出内套并与变幅杆固定连接，变幅杆的下端固定连接有夹套；在外套的外周固定有传能接收器，传能接收器通过设置在外套和内套内部的导线与超声换能器电连接；安装支架固定在机床床身上，发射器固定在安装支架的端部，发射器通过电缆与超声波发生器电连接；发射器和传能接收器相对布置，传能接收器通过无线的方式接收发射器发出的超声频震荡信号；

所述弹性伸缩机构是由设置在内套的顶部和刀柄之间的弹性元件构成，所述弹性元件为弹簧，弹簧的两端分别与内套的顶部和刀柄连接；

所述传能接收器通与发射器之间以磁共振方式无线传能，振动频率18-30KHz。

本发明的优点是：

1)超声波装置安装方便，可实现自动换刀，光整效果好、精度高，由于在加工中心上附加超声波光整，所以可以实现各种复杂零件的表面光装加工，从而代替研磨、超精模、珩磨等工序；

2)光整工具寿命长，对加工中心主轴冲击小，不损害加工中心的精度；