一种快换式超声振动辅助锯切装置，适用于多种机床，包括刀柄连接杆(13)，内套筒(15)、外套筒(25)、超声波换能器(19)、集流装置、初级放大变幅杆(31)、对称变幅杆(2)和锯片(1)；本发明专利技术通过超声波发生器产生高频信号，通过集流装置传递给超声波换能器(19)，并产生超声振动，经初级放大变幅杆(31)放大，传到对称变幅杆(2)波腹位置产生一个径向振动并作用在锯片上。本发明专利技术能够与多种机床实现柔性的对接，扩展了传统机床的加工应用，实现了超声振动辅助锯切硬脆性材料，解决了传统锯切硬脆性材料的锯切力大、材料损耗大与崩边严重等问题，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种快换式超声振动辅助锯切装置
本专利技术涉及硬脆性材料的精密加工领域的锯切加工装置，特别涉及一种用于多种机床的快换式超声振动辅助锯切装置。
技术介绍
光学玻璃、晶体和陶瓷等高性能硬脆性材料的应用受制于其高硬度和高脆性而很难加工出应用场合零件所需的形状和精度要求，随着机械加工水平的日益提高，这些材料的应用才日益得以扩展。通常，在这些硬脆性材料零件的制备加工过程中，锯切是机械加工第一道工序，对零件加工成本和质量有着很重要的影响。当前，利用金刚石其硬度优越性作为锯片磨料来加工硬脆性材料是最为常用工艺方法，然而该方法在锯切过程中工件材料受到锯片上金刚石磨料的冲击作用而出现裂纹扩展和崩碎去除等现象，导致被锯切工件的切缝加大、平行度差及崩边等问题，难以保证零件的加工精度和表面质量。为了减少工件材料崩碎去除和裂纹扩展带来的影响，只能减小锯切时的切深和进给，这又大大影响其加工效率。超声振动辅助锯切，加入了一个超声冲击作用与空化作用，使得在工件材料在锯切过程中通过产生微裂纹而被去除，这种断续的冲击和划擦切削特点，使得锯切过程中具有显著降低锯切力，抑制崩边，减少切缝，提高加工精度和加工表面质量，延长锯片的寿命等作用，从一定程度上解决了锯切加工效率低下的问题。但是，传统锯切只是在特定的锯切机上进行，加入超声辅助的锯切就更受到很大的限制，虽然国内外在相关领域取得了很多成果，但是至今尚未有一种能够有一种适用于多种机床使用的快换式超声振动锯切工具，这将限制了锯切加工的实用范围和灵活性。在超声波加工中，超声辅助锯切已有研究，但是仍有缺陷:如在中国专利号为96195671.2中，主要运用了对称变幅杆方式使锯片获得在波腹点处的超声振动。这种方式是在特定的锯切机上将锯片和变幅杆、主轴装配连接在一起，当锯片磨损或者损坏时，无法实现超声工具的快换，互换性相对较差，导致加工过程中柔性较差。如在中国专利号201110060716.7和200920314714.4中，在超声工具与主轴连接方式上都采用特定机床标准测刀杆的整体连接方式，限制了超声工具只能在配套机床上进行加工，大大减少了超声工具的实用机床范围，同时在超声工具出现问题时，不利于更换超声振动装置，限制了其柔性制造性能。目前现有的超声振动辅助锯切装置主要是存在着结构复杂，整体化，在维修和装配时十分困难，互换性低，加工成本高，因此在实际生产中并没有得到广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种结构紧凑简单，易于装配和维修，能够与传统机床实现柔性对接的快换式超声振动辅助锯切装置。本专利技术采用如下技术方案:一种快换式超声振动辅助锯切装置，适用于多种机床，包括刀柄连接杆13，还包括内套筒15、外套筒25、超声波换能器19、集流装置、初级放大变幅杆31、对称变幅杆2和锯片I ;该刀柄连接杆13顶端通过弹簧夹与机床的主轴连接，底端通过上端盖14与内套筒15固定连接以带动内套筒15转动；该内套筒15穿设于外套筒25内且与外套筒25为可转动配合并与机床主轴处于同一旋转轴线上，内套筒15底部通过下端盖30和压片29进行锁固；该超声波换能器19位于内套筒15内，且连接有前盖板24和后盖板17 ;该集流装置安装于内套筒15外壁与外套筒25内壁之间，该集流装置与超声波换能器19电连接以将其接收到的高频信号传递给超声波换能器19 ;该初级放大变幅杆31顶端连接前盖板24，底端穿过下端盖30并与对称变幅杆2固定连接；该对称变幅杆2上固定有锯片I。优选的，所述集流装置包括第一环形电极7、第二环形电极23、第一绝缘环6、第二绝缘环22、第一石墨电刷5和第二石墨电刷8，该第一绝缘环6套设于内套筒15外壁，该第二绝缘环22套设于第一绝缘环6外壁；该第一环形电极7和第一石墨电刷5位于第一绝缘环6和第二绝缘环22顶端，该第二环形电极23和第二石墨电刷8位于第一绝缘环6和第二绝缘环22底端，且第一石墨电刷5和第二石墨电刷8分别位与第一环形电极7和第二环形电极23外壁接触以实现信号传导；该第一环形电极7和第二环形电极23分别与超声波换能器19电连接。优选的，所述外套筒25内壁和内套筒15外壁均设有支撑所述第二环形电极23和第二石墨电刷8的台阶面，所述外套筒25顶端还固定有端盖20以压紧集流装置，所述第一石墨电刷5和所述第二石墨电刷8外壁与所述外套筒25内壁之间均设有弹簧9。优选的，所述内套筒15外壁和外套筒25内壁之间设有第一轴承4和第二轴承27，所述内套筒15外壁设有定位轴肩，该第一轴承4固定于所述台阶面底部与所述定位轴肩顶部之间，所述第二轴承27固定于所述定位轴肩底部。优选的，所述后盖板17和前盖板24通过一螺栓16固定于所述超声波换能器19上下两端，该螺栓16外壁与所述超声波换能器19之间还设有绝缘套18 ;所述内套筒15侧壁设有第一通孔36和第二通孔38以供所述超声波换能器19的连接线穿过；所述初级放大变幅杆31顶端通过第一螺杆与所述前盖板24固定相连；所述对称变幅杆2通过第二螺杆38与所述初级放大变幅杆31底端固定连接；所述锯片I通过激光焊接于对称变幅杆2的波腹位置。优选的，所述内套筒15底部一侧还开设有限位螺孔，一限位螺钉28穿过该限位螺孔与所述初级放大变幅杆31固定连接以阻止初级放大变幅杆31的周向转动。优选的，所述外套筒25侧壁上还安装有快换插座21，所述外套筒25上对应设有容纳并固定该快换插座的槽33。优选的，所述外套筒25外壁还固定连接有若干拔叉，该拔叉的自由端通过固定块与机床床身连接以阻止外套筒25周向旋转。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果:1.由于本专利技术的快换式超声振动辅助锯切装置采用了高精度的非标准刀柄，刀柄连接杆与机床主轴通过弹簧夹连接，实现了超声振动锯切装置的完全机床附件化，通过更换弹簧夹头可以实现多直径多尺寸，不同类型的锯切工具的快速更换，装夹、拆卸更方便。2.本专利技术中超声振动装置部分采用了组合装配的方式，后盖板，压电陶瓷堆，初级放大变幅杆，对称变幅杆均采用不同的螺杆连接，实现了提高各部分的互换性，也改进整体的实用性能。3.本专利技术中，超声振动装置部分与内套筒只是通过节点处法兰连接，除了可以提高互换性外，还可以避免了超声装置产生振动对整个工具造成的回转误差，有利于主轴转矩的有效传递。4.本专利技术中，金刚石薄锯片通过激光焊接连接在对称变幅杆波腹处，充分保证了对称变幅杆的整体有效性，提高了超声利用率，保证了连接质量。本专利技术的一种适用于多种机床使用的快换式超声振动锯切工具以机床附件化形势出现，主要安装在多种机床上，结构紧凑，体型小，由于采用了柔性化的弹簧夹、刀柄连接杆连接机床主轴，因此只需提供一套匹配的超声波发生器，就可以在多种机床上实现径向超声振动辅助锯切硬脆性材料的加工，只要改变弹簧夹和刀柄连接杆，可以实现不同型号的工具连接，具有良好的互换性。【附图说明】图1为本专利技术剖视图；图2为本专利技术的整体外观图一；图3为本专利技术的整体外观图二；图4为本专利技术的端盖的剖视图；图5为本专利技术端盖的俯视图；图6为本专利技术刀柄连接杆的示意图；图7为图6的俯视图；图8为内套筒的剖视图；图9为内套筒的仰视图；图10为内套筒的俯视图；图11为上端盖的俯视本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种快换式超声振动辅助锯切装置，适用于多种机床，包括刀柄连接杆(13)，其特征在于：还包括内套筒(15)、外套筒(25)、超声波换能器(19)、集流装置、初级放大变幅杆(31)、对称变幅杆(2)和锯片(1)；该刀柄连接杆(13)顶端通过弹簧夹与机床的主轴连接，底端通过上端盖(14)与内套筒(15)固定连接以带动内套筒(15)转动；该内套筒(15)穿设于外套筒(25)内且与外套筒(25)为可转动配合并与机床主轴处于同一旋转轴线上，内套筒(15)底部通过下端盖(30)和压片(29)进行锁固；该超声波换能器(19)位于内套筒(15)内，且连接有前盖板(24)和后盖板(17)；该集流装置安装于内套筒(15)外壁与外套筒(25)内壁之间，该集流装置与超声波换能器(19)电连接以将其接收到的高频信号传递给超声波换能器(19)；该初级放大变幅杆(31)顶端连接前盖板(24)，底端穿过下端盖(30)并与对称变幅杆(2)固定连接；该对称变幅杆(2)上固定有锯片(1)。
【技术特征摘要】
1.一种快换式超声振动辅助锯切装置，适用于多种机床，包括刀柄连接杆(13)，其特征在于:还包括内套筒(15)、外套筒(25)、超声波换能器(19)、集流装置、初级放大变幅杆(31)、对称变幅杆(2)和锯片(I);该刀柄连接杆(13)顶端通过弹簧夹与机床的主轴连接，底端通过上端盖(14)与内套筒(15)固定连接以带动内套筒(15)转动；该内套筒(15)穿设于外套筒(25)内且与外套筒(25)为可转动配合并与机床主轴处于同一旋转轴线上，内套筒(15)底部通过下端盖(30)和压片(29)进行锁固；该超声波换能器(19)位于内套筒(15)内，且连接有前盖板(24)和后盖板(17);该集流装置安装于内套筒(15)外壁与外套筒(25)内壁之间，该集流装置与超声波换能器(19)电连接以将其接收到的高频信号传递给超声波换能器(19);该初级放大变幅杆(31)顶端连接前盖板(24)，底端穿过下端盖(30)并与对称变幅杆(2)固定连接；该对称变幅杆(2)上固定有锯片(I)。2.如权利要求1所述的一种快换式超声振动辅助锯切装置，其特征在于:所述集流装置包括第一环形电极(7)、第二环形电极(23)、第一绝缘环(6)、第二绝缘环(22)、第一石墨电刷(5)和第二石墨电刷(8)，该第一绝缘环(6)套设于内套筒(15)外壁，该第二绝缘环(22)套设于第一绝缘环(6)外壁；该第一环形电极(7)和第一石墨电刷(5)位于第一绝缘环(6)和第二绝 缘环(22)顶端，该第二环形电极(23)和第二石墨电刷(8)位于第一绝缘环(6)和第二绝缘环(22)底端，且第一石墨电刷(5)和第二石墨电刷(8)分别位与第一环形电极(7)和第二环形电极(23)外壁接触以实现信号传导；该第一环形电极(7)和第二环形电极(23)分别与超声波换能器(19)电连接。3.如权利要求2所述的一种快换式超声振动辅助锯切装置，其特征在于:所述外套筒(25)内壁和内套筒(15...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈剑云，王江全，徐西鹏，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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