[发明专利]一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具

说明书

本发明公开一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，包括拉钉接口、刀柄、刀柄内腔、电极、旋转电极、外接电极、固定座、油孔、注油座、油管、进油通道、变幅段、外帽、刀片、刀杆、刀具内孔、弹性夹、锥形槽、出油通道、油腔、内柱塞、定位螺栓、基座孔、基座、压电片、基础块、承力螺栓、刀柄锥面等。本发明使刀具在切削过程中产生高频振动，同时提供连续微流体形式的润滑剂。在超声振动和微量润滑的作用下，实现降低切削力、改善表面质量、提高切削效率等效果。所提出的刀具内部设置了油腔，用于存储润滑油，在振动作用下油腔体积变化，实现润滑剂传输，切削区不产生油雾，真正实现清洁生产。本发明具有操作简单，通用性强，高效绿色的优点。

技术领域

本发明涉及一种机械加工领域应用的刀具，特别是一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，属于机械加工技术领域。

背景技术

超声波辅助切削具有切削力小、变形量低、加工精度高等优点，其系统操作简单，维护方便，加工成本较低。鉴于此，工业发达国家已将超声波振动系统施加于传统机械加工设备上，显著提升了材料去除率(约2.5倍)，明显改善了表面质量。目前，超声波辅助加工在车削、铣削、磨削中均有相应研究成果。随着超声波加工研究的不断深入，其应用范围还将继续扩大。

超声波振动使切削刀具和工件产生高频分离-闭合，所形成的微间隙为润滑剂提供了渗入途径，将大幅提升润滑效果。在绿色制造发展背景下，目前使用的准干切削(微量润滑)方法因使用油雾作为润滑剂，仍存在工作区域油雾浓度大、污染工作环境的瓶颈问题。

针对这一现实问题，基于超声波辅助切削的优势，本发明提出一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具。该刀具具备使刀片产生超声波振动的功能，具有降低切削力、提高已加工表面质量、提高切削效率的优点。该刀具提供微量润滑剂至切削区域，该润滑剂的供给形式为连续微流体，不产生油雾，可进一步降低工作区域的油雾浓度，实现清洁化绿色生产。润滑剂的供给源于振动作用，不需要额外消耗电能，而且在振动停止时即停止供给润滑油，实现了自助式供给。另外，刀具设置的刀柄锥面为通用型锥面，可直接应用于常用机床。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，以针对现有微量润滑形成油雾的问题，基于超声波加工的优势，提出的一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具。

本发明提出的一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具包括：拉钉接口、刀柄、刀柄内腔、电极、旋转电极、外接电极、固定座、油孔、注油座、油管、进油通道、变幅段、外帽、刀片、刀杆、刀具内孔、弹性夹、锥形槽、出油通道、油腔、内柱塞、定位螺栓、基座孔、基座、压电片、基础块、承力螺栓、刀柄锥面。

刀柄通过设置的刀柄锥面与机床的主轴直接相连，在刀柄一端设有拉钉接口。

基座与刀柄通过定位螺栓固定连接。

旋转电极设置在固定座内部，一端连接外接电极，一端连接刀柄内腔内压电片的电极；

承力螺栓、基础块、压电片、基座、变幅段组成了超声波供给系统。在电能驱动下，压电片产生周期振动，并将振动传递至基础块，变幅段将振幅放大传递至刀具。

内柱塞设置在本发明刀具的内部，基础块、变幅段、内柱塞形成了油腔，用于存储切削区的润滑油。油腔一端设有进油通道，为收缩型通道，另一端设有出油通道，为扩散型通道。进油通道通过油管连接外部油孔，用于从外部供油。出油通道连接了油腔和锥形槽，当油进入锥形槽后即可进入刀具内孔，并传输至刀片处的切削区域。其中，所述内柱塞为圆柱锥形结构，材料为铝合金或复合材料。变幅段为圆锥形结构，材料为钢。

在压电片振动时，因为内柱塞与外部变幅段的结构和材料不同，振动幅值也不同，因此所述油腔的体积发生周期性变化。对油腔而言，进油通道的进油阻力小，出油阻力大，出油通道的出油阻力小，回油阻力大，因此二者形成了阻力差。也即，在油腔体积发生变化的过程中，油由进油通道向出油通道流动。