[发明专利]一种高频超声刀柄、刀具装置及超声机床

说明书

本发明公开了一种高频超声刀柄，包括：依次连接在刀柄本体前端的筒夹和用于接收换能器转换的高频机械振动的变幅杆；所述刀柄本体的前端开设有第一容置腔，所述筒夹与所述刀柄本体可拆卸连接且部分插设于所述第一容置腔中；在所述筒夹与所述变幅杆连接部分设置有振动能量阻断结构，所述振动能量阻断结构用于减少所述变幅杆传递的高频机械振动传递到所述筒夹上。这种高频超声刀柄、刀具装置及超声机床的结构精简小巧，能量损失少，能够满足超高频振动的需求。

技术领域

本发明涉及超声加工技术领域，尤其涉及一种高频超声刀柄、刀具装置及超声机床。

背景技术

随着技术的发展，超声加工技术也越来越被人们所应用，通过在传统切削加工的工具与工件相对运动的基础上，在切削工具或工件上施加超声振动，通过机械切削作用、高频微撞击作用以及超声空化作用等进行材料去除，获得更好加工性能的加工方法。超高转速(例如6000转以上)的机床需要使用超高频率(80-100kHz以上)的超声刀柄，否则超声振动的频率无法匹配其线速度，难以保证其加工品质、精度、效率和刀具寿命。

然而，现有能实现超高频频率振动能量的超声刀柄尺寸较大，难以实现超高频率(100kHz以上时，波长极小)的振动。换能器、刀具以及筒夹常套设在变幅杆中，造成变幅杆和换能器的直径过大，难以达到理想的尺寸。此外，由于现有的超声刀柄与刀具之间的连接固定结构较为复杂且部件较多，导致超声电源难以确认真正的谐振频率，还会造成声阻抗大，消耗高频机械振动能量，刀具难以实现超高频率振动，加工效果差。再加上复杂连接结构使得整个超声刀柄长度和重量增加，容易引起跳动和惯性差等问题，使得现有技术中难以制造超高频率的超声刀柄。

发明内容

为了克服现有技术中缺陷的至少其中之一，本发明的目的在于提供一种高频超声刀柄、刀具装置及超声机床，其结构精简小巧，能量损失少，能够满足超高频振动的需求。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种高频超声刀柄，包括：依次连接在刀柄本体前端的筒夹和用于接收换能器转换的高频机械振动的变幅杆；所述刀柄本体的前端开设有第一容置腔，所述筒夹与所述刀柄本体可拆卸连接且部分插设于所述第一容置腔中；在所述筒夹与所述变幅杆连接部分设置有振动能量阻断结构，所述振动能量阻断结构用于减少所述变幅杆传递的高频机械振动传递到所述筒夹上。

进一步地，所述高频超声刀柄的振动频率为80kHz至120kHz。

进一步地，所述振动能量阻断结构包括设置于所述筒夹的前端的第二容置腔，所述变幅杆的后端设于所述第二容置腔内，所述变幅杆的前端延伸出所述第二容置腔。

进一步地，所述换能器设置于所述变幅杆的后端并位于所述第二容置腔内。

进一步地，所述变幅杆包括变幅杆本体及安装于所述变幅杆本体后端的螺杆，所述换能器套设于所述螺杆的外周。

进一步地，所述变幅杆本体和所述螺杆同轴设置。

进一步地，所述变幅杆本体的外径大于所述螺杆的外径并小于所述第二容置腔的内径。

进一步地，所述振动能量阻断结构还包括支撑环，所述支撑环设于所述变幅杆的中部外周，所述变幅杆通过所述支撑环与所述筒夹连接，使得所述变幅杆的后端和所述换能器悬空于所述第二容置腔中。

进一步地，所述支撑环设于所述变幅杆本体的外周。

进一步地，所述第二容置腔容纳所述变幅杆部分的横截面的最小直线距离大于所述变幅杆在预设高频机械振动频率下的2倍振幅。

进一步地，所述第二容置腔沿轴向横截面的形状与所述变幅杆位于所述第二容置腔内的结构形状相匹配。

进一步地，所述第二容置腔容纳所述螺杆部分沿轴向的截面为锥台形，且所述锥台形的底部朝向所述变幅杆的前端。