[发明专利]一种高速超声铣削刀具及其加工方法

说明书

本发明涉及超声加工技术领域，公开了一种高速超声铣削刀具及其加工方法，该刀具由铣削部分和热装接头两部分组成，所述的铣削部分由切削刃部分、光杆部分和热装部分组成，切削刃部分为4刃，螺旋角为35度，刀具材料为硬质合金；所述的热装接头整体为圆柱形，由6部分组成，分别为热装孔、安装圆柱面、定位平面、避让槽、定位圆锥面和螺纹柄，热装接头材料为不锈钢。本发明的刀具整体刚性较好，传振性能优良，并且容易与换能器配合装配，装配后的整体回转精度高。

技术领域

本发明涉及超声加工技术领域，具体涉及一种高速超声铣削刀具及其加工方法。

背景技术

随着我国航空航天技术水平的提高和迅速的发展，各类飞行器在军事、农业等各方面发挥着至关重要的作用，但是具有高强度、重量轻、高承载等特点的难加工材料的高质高效加工仍然存在成本高、效率低的问题，制约着相关行业的发展。因此，高精度、高质量以及高效率的高速超声铣削已成为航空航天领域的迫切需求。

针对难加工材料的加工需求，德国DMG公司率先推出了Ultrasonic系列超声加工中心，通过非接触式电能传输方式，可以实现高速切削，但其非接触式电能传输原附边气隙导致漏感非常大，能量传输效率低，其应用刀具直径一般小于8mm。随着技术的不断发展，公开号为CN107008959A的发明专利提出了一种非接触式供感应供电椭圆超声加工装置，其应用刀具直径可达12mm，但对超声刀具提出了更高的要求，以满足超声振动的传递。

进一步地，公开号为CN209288434U的实用新型专利提出了一种超声加工刀具组件，主要应用于硬脆性材料的加工，设计了多刃刀具。类似的，公开号为CN203621843U的实用新型专利提出了一种高效超声波金属表面加工刀具，解决了超声加工刀具工具头与变幅杆连接存在的安装复杂、加工有限制等问题。以上刀具伴随着超声加工需求应运而生，解决了部分问题，但目前尚无针对航空钛合金高速超声加工的大直径专用超声加工刀具。

不同于一般的加工形式，超声加工对刀具的回转精度有着严苛的要求。超声振动产生的振幅通常为微米量级，为体现出超声加工的优良特性，需要刀具的回转精度尽量小于超声振动的振幅，而现有的刀具加工工艺难以保证制作出的刀具在装配后还能够保持很高的回转精度，因此需要对这种应用领域特殊的刀具进行工艺上的改善。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本发明提出了一种面向高速超声加工的铣削刀具及其加工方法，在保证与超声振动换能器装配和有效传振的基础上，还能达到较好的回转精度，进一步提升了超声加工质量。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种高速超声铣削刀具，所述刀具包括铣削组件和热装接头，所述铣削组件包括从前往后依次连接的切削刃部分、光杆部分以及热装部分，所述切削刃部分为四刃，螺旋角度为35度，所述光杆部分的直径小于切削刃部分直径0.1 mm -0.2mm，所述热装部分与热装接头连接；所述热装接头整体为一个圆柱体结构，包括从前往后依次连接的第一阶圆柱体、第二阶倒圆台以及第三阶圆柱体，所述第一阶圆柱体的上表面形成安装圆柱面，第一阶圆柱体的下表面形成定位平面，所述第二阶倒圆台的外周面形成定位圆锥面，第二阶倒圆台与第一阶圆柱体的连接位置处设置有沿周向延伸的避让槽，所述第三阶圆柱体的外周面设置有螺纹，第三阶圆柱体与螺纹共同构成螺纹柄，所述第一阶圆柱体的上表面沿轴向设置有热装孔，所述热装部分设置在热装孔中，并与热装孔过盈配合。

进一步地，所述铣削组件的长度为，切削刃部分（11）的长度为，。

进一步地，所述铣削组件的长度为，铣削组件的直径为，。

所述定位圆锥面与定位平面之间的垂直度小于0.02mm；所述定位圆锥面的表面粗糙度小于0.2μm，锥度为1:10；所述安装圆柱面的直径为，第二阶倒圆台上底面的直径为，；

其中，表示安装圆柱面的直径与第二阶倒圆台上底面直径的阶差。