[发明专利]珩铰刀

说明书

本发明公开了一种珩铰刀，包括轴向首尾相接的圆形的刀杆本体和设有珩铰条的圆形框架式的珩铰基座，刀杆本体的一端有与机床连接的法兰盘，珩铰基座与刀杆本体上有使珩铰条自动径向张开或自动径向缩回的结构；刀杆本体上有经振动产生电源的压电俘能器，刀杆本体上的第一中心孔内固定有通电能轴向伸长的压电叠堆，压电叠堆的外端与用于轴向移动并使珩铰条径向张开或径向缩回的芯轴的一端固定；压电叠堆上有位移传感器；压电俘能器经控制电路和设于刀杆本体内的导线与压电叠堆电连接，位移传感器与控制电路电连接。该珩铰刀在加工过程中能自动调节补偿珩铰刀中的珩铰条的径向位置以使珩铰条的磨削部位始终保持磨削状态、并能保证加工精度。

技术领域

本发明涉及精密加工刀具技术领域，具体讲是一种珩铰刀。

背景技术

珩铰刀被广泛应用于精密加工技术领域，由于珩铰刀的外圆面上可镀覆一层金刚石磨料，故而可以对高硬度材料进行精密加工。现有的珩铰刀的铰珩杆一般由刀杆本体和芯轴构成，芯轴具有一定的锥度或称锥面，可通过调节芯轴的轴向位置，使刀杆本体膨胀，刀杆本体上的金刚石磨料对孔壁不断磨削，从而使加工孔的孔径不断变大，达到对待加工孔精密磨削加工的目的。

但现有技术的调节芯轴轴向位置，即使其轴向移动的结构基本都是刀杆顶端与芯轴相连的公母螺纹，该调节结构在实际调整操作中主要有三个缺点：一是需要在机器停止工作时才能调节，影响了精密加工过程的连续性。二是芯轴的调节由人工手动调节，难以保证加工精度。三是母螺纹即螺母频繁的扭动容易磨损芯轴的公螺纹，不利于刀具的长期使用，即影响了珩铰刀的使用寿命。

发明内容

本发明要解决技术问题是，克服以上现有技术的不足，提供一种加工过程中能自动调节补偿珩铰刀中的珩铰条的径向位置以使珩铰条的磨削部位始终保持磨削状态、并能保证加工精度的珩铰刀。

本发明的技术解决方案是，提供一种珩铰刀，包括轴向首尾相接的圆形的刀杆本体和圆形的珩铰基座，珩铰基座上设有沿圆周布置的多根磨削用的珩铰条，刀杆本体的一端有与机床连接的结构，珩铰基座与刀杆本体上有使珩铰条自动径向伸出或自动径向缩回的结构；刀杆本体上有经振动产生电源的压电俘能器，刀杆本体上有第一中心孔，第一中心孔内固定有通电能轴向伸长的压电叠堆，压电叠堆的外端与用于轴向移动并使珩铰条径向伸出或径向缩回的芯轴的一端连接,压电叠堆上有位移传感器，位移传感器与控制电路电连接,压电俘能器经控制电路和导线与压电叠堆电连接。

以上结构的工作原理大致如下：只要刀杆本体旋转，压电俘能器就产生电能并经控制电路和导线将电源输送给压电叠堆，压电叠堆伸长并带动芯轴向珩铰基座轴向移动，并使珩铰条径向伸出或径向张开而对加工孔进行加工，在加工过程中，珩铰条始终与加工孔的内表面接触即始终处于加工状态，而实现自动补偿。而本领域技术人员均知，市售压电叠堆如市售闭环压电叠堆的随附技术文件中，驱动电压和位移均已经过标定，满足一定关系，即在保持推力不变的条件下，电压越大，位移越大。实际操作中,还可以对已有的市售压电叠堆进行建模，即输入不同的驱动电压，并记录不同电压值对应的位移值，将上述驱动电压值和位移值的一一映射关系即数据模型预存于微处理器中。加工过程中检测到的压电叠堆的位移信号不间断地传至微处理器，微处理经时时比对预存数据以适时控制加大电压以增加磨削量，或保持电压以维持现有磨削量，或减小电压以减少磨削量；或断掉压电叠堆的电源，此时珩铰基座与刀杆本体上使珩铰条自动径向伸出或自动径向缩回的结构就会自动缩回珩铰条而脱离磨削加工状态。

采用以上结构后，本发明珩铰刀具有以下优点：在珩铰加工过程中，压电俘能器利用正压电效应，将珩铰刀工作时的周向旋转能量转换为电能，无需外接其他电源，节约能源。压电叠堆则利用逆压电效应轴向推动以经芯轴径向伸出或称径向张开珩铰条以实现磨削加工。在珩铰加工的过程中自动调节补偿，不需要机器停止工作，保证了精密加工过程的连续性。由于控制电路自动控制调节补偿，能有效保证珩铰加工的精度。由于省去公母螺纹频繁扭动和接触磨损，避免了珩铰刀工作过程的内部零件相互之间的磨损，有利于刀具的长期使用，延长了珩铰刀的使用寿命。