一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术具有操作简单，通用性强，高效绿色的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具
本专利技术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

技术介绍
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，本专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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基座内部，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。内柱塞设置在本专利技术刀具的内部，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。固定座固定在外部机床固定部件上，不随刀具转动。旋转电极设置在固定座内部，一端连接外接电极，一端连接内部压电片的电极。固定座设置有油孔，用于将外部润滑油注入注油座。刀杆安装在弹性夹内部，弹性夹安装在外帽内部。外帽通过螺纹与变幅段紧固，在旋紧过程中，弹性夹的锥面与锥形槽压紧，使弹性夹收缩，进而夹紧刀柄。刀片安装在刀柄上，并随刀柄旋转，用于切削外部材料。本专利技术一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，具体优点在于：在超声波加工的基础上，为切削区域提供润滑剂，进一步降低切削力，提高切削效率。所使用的润滑剂供给方法为连续微流体，将润滑剂的使用量将至最低，并不产生任何油雾，进一步净化工作区域，真正实现清洁化绿色生产。本专利技术中润滑剂为自供给，也即不消耗额外的电能，只在超声波使用时供给润滑剂。本专利技术提供的刀具设有常用的刀柄锥面，可在常用机床直接使用。本专利技术提供的刀具在切削硬脆材料、复合材料时，具有突出优势。附图说明图1超声波辅助切削用自助式润滑刀具。图2基座侧视图。图3基座主视图。图4基座俯视图。1拉钉接口、2刀柄、3刀柄内腔、4电极、5旋转电极、6外接电极、7固定座、8油孔、9注油座、10油管、11进油通道、12变幅段、13外帽、14刀片、15刀杆、16刀具内孔、17弹性夹、18锥形槽、19出油通道、20油腔、21内柱塞、22定位螺栓、23基座孔、24基座、25压电片、26基础块、27承力螺栓、28刀柄锥面具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术提供一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，如图1所示，具体包括：拉钉接口1、刀柄2、刀柄内腔3、电极4、旋转电极5、外接电极6、固定座7、油孔8、注油座9、油管10、进油通道11、变幅段12、外帽13、刀片14、刀杆15、刀具内孔16、弹性夹17、锥形槽18、出油通道19、油腔20、内柱塞21、定位螺栓22、基座孔23、基座24、压电片25、基础块26、承力螺栓27、刀柄锥面28、其中，拉钉接口1布置在刀柄2一端，用于安装拉钉，拉钉与机床的卡口相连。刀柄2与机床的机械主轴通过拉钉相连，同时，刀柄2上的刀柄锥面28与主轴的内锥面紧密贴合固定。刀柄锥面28为通用标准锥面，也即刀柄2可安装在常规机床上。刀柄2的另一端为基座24，二者通过圆周布置的定位螺栓22相连。具体连接方式为，定位螺栓22穿过基座24上的基座孔23与刀柄2上的螺纹孔螺纹紧固连接。刀柄2的外侧为固定座7，固定座7与外部机床固定部件相连，不随主轴转动。旋转电极5设置在固定基座7内部，一端连接外接电极6，一端连接刀柄内腔3内压电片25的电极4。当刀柄2旋转时，旋转电极5与外接电极6相连的一端固定，与电极4相连的一端随之旋转。外部电源即可在刀柄旋转时将电输送至电极4，为压电片25供电。固定座7还设置有油孔8，用于注入外部润滑油。承力螺栓27、基础块26、压电片25、电极4设置在刀柄内腔3内部。基础块26、压力片25、基座24以及内柱塞21通过承力螺栓27连接在一起。外部电能通过外接电极6、旋转电极5将电能输送至电极4，进而向压力片25供电。当外部供电为高频周期性电流时，压电片25产生周期性振动，因为受承力螺栓27的紧固作用，压电片25的振动将分别传递至基础块26、基座24、内柱塞21。基座24与变幅段12固定相连，振动幅值经变幅段12放大。内柱塞21设置在基座24及变幅段12内部，基座24、变幅段12与内柱塞21形成了油腔20。油腔20用于贮存润滑油，一端为进油通道11，一端为出油通道19。相对于油腔20而言，因进油通道11的几何形状为收缩型，油流入油腔20的阻力小于流出的阻力、因出油通道19的几何形状为扩散型，油流出油腔20的阻力小于流入的阻力，因此进油通道与出油通道间形成了阻力差。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。所述内柱塞21为圆柱锥形结构，材料为铝合金或复合材料。所述基座24上设置了进油通道11、注油座9、基座孔23，材料为钢、其中进油通道11为收缩式几何结构，基座孔23为圆周向布置。变幅段12为圆锥形结构，材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，其特征在于：该刀具包括：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基座内部，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；内柱塞设置在所述刀具的内部，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；固定座固定在外部机床固定部件上，不随刀具转动；旋转电极设置在固定座内部，一端连接外接电极，一端连接内部压电片的电极；固定座设置有油孔，用于将外部润滑油注入注油座；刀杆安装在弹性夹内部，弹性夹安装在外帽内部；外帽通过螺纹与变幅段紧固，在旋紧过程中，弹性夹的锥面与锥形槽压紧，使弹性夹收缩，进而夹紧刀柄；刀片安装在刀柄上，并随刀柄旋转，用于切削外部材料。...

【技术特征摘要】
1.一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，其特征在于：该刀具包括：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基座内部，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；内柱塞设置在所述刀具的内部，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；固定座固定在外部机床固定部件上，不随刀具转动；...

【专利技术属性】
技术研发人员：严鲁涛，张斌，韩磊，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11