[发明专利]一种用于超声高速振动辅助加工的大幅值振动变幅杆

说明书

本发明公开了一种用于超声高速振动辅助加工的大幅值振动变幅杆,它为整体件，包括主体杆和多个变幅杆，主体杆为沿刀具工作台长度向设置的变径杆，变幅杆为杆径自刀具工作台向拉刀刀盒减小的变径杆，各变幅杆的底端均连接于主体杆的变径位置处。使用时，由于变幅杆的杆径自振动穿入端向传出端减小，能够将能量聚集在较小的面积上，将振动放大传递至拉刀刀盒及拉刀，达到很高的振动速度，满足在加工涡轮盘榫槽时的高振动速度要求，提高了表面质量；并放大了振幅，确保刀齿与工件在一个振动频率周期内完全脱离，避免了当刀具从未切落的材料上退回时刀具撞到工件的可能性，从而能够提高加工效率，并能减小干涉给刀具带来的损伤，延长了刀具的使用寿命。

技术领域

本发明属于拉削加工设备领域，尤其涉及一种用于超声高速振动辅助加工的大幅值振动变幅杆。

背景技术

在涡轮盘榫槽加工中，由于榫槽曲面复杂且精度要求高，为了满足其要求，在加工过程中需要采用不同齿形及几何轮廓的拉刀，且加工过程中系统的振动，刀具的磨损有更加严格的要求，附加涡轮盘的材料为镍基合金的难加工特性等因数，均会对采用高效的拉削加工涡轮盘榫槽时产生影响。而拉削加工中的切削力比普通的车，铣削工艺要大许多，对机床的刚性，刀具的耐冲击性提出了更高的要求。

在加工涡轮盘榫槽中，由于榫槽的一个轮廓是曲线(X-Y平面内)，切削过程中形成的切屑是一个曲面，在超声振动辅助加工中，刀具与工件沿着X轴和Y轴相对振动时，均会产生干涉。无法保证在一个振动频率周期内形成无干涉状态——即刀齿与工件完全脱离，影响拉削效率且缩短了刀具的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超声高速振动辅助加工的大幅值振动变幅杆，助于刀齿与工件在一个振动频率周期内实现完全脱离。本发明提供的这种用于超声高速振动辅助加工的大幅值振动变幅杆,它为整体件，包括主体杆和多个变幅杆，主体杆为沿刀具工作台长度向设置的变径杆，变幅杆为杆径自刀具工作台向拉刀刀盒减小的变径杆，各变幅杆的底端均连接于主体杆的变径位置处。

作为优选，使所述主体杆包括中部的八棱柱段，八棱柱段两端均对称设置有过渡段和六棱柱段，过渡段为圆锥段，八棱柱段的截面积大于六棱柱段的截面积。

在一个具体实施方式中，使所述圆锥段的锥度为1:12。

为了减小应力集中，使所述变幅杆从下往上依次为大径圆柱段、变径段和小径圆柱段，变径段的母线为高斯曲线。

为了实现补偿，使所述变幅杆有两类，为第一变幅杆和第二变幅杆，第一变幅杆设置于六棱柱段上，第二变幅杆设置于八棱柱段上，第一变幅杆的大径圆柱段长于第二变幅杆的大径圆柱段以实现结构补偿，各变幅杆的顶端位于同一高度面。

为了提高振动稳定性，所述过渡段与八棱柱段之间倒有圆角，圆角半径的大小为第一变幅杆大径圆柱段长度的八分之一。

为了提高振动稳定性，所述八棱柱段与第二变幅杆之间设有圆弧段，圆弧段半径为六棱柱段长度的八分之一。

为了提高振动稳定性，所述过渡段与六棱柱段之间倒有圆角，圆角半径为R₃，其大小确定步骤为：

第一步：依据求出N值；

第二步：依据求出A值；

第三步，查看阶梯型变幅杆最佳过渡圆弧半径与N之间的关系表，获得β值；

第四步，依据R₃＝β·D₁，求出R₃值；

其中D₁为六棱柱段横截面的等效直径，L₁为六棱柱段长度,D₂为过渡段中间位置的横截面的等效直径，L₂为过渡段长度，N为放大系数。