一种超声波铣削装置及控制工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声波铣削装置及控制工艺，涉及超声波铣削技术领域，包括刀体、超声波换能器和刀具，其中，超声波换能器为接有导出电缆的圆柱体结构，其上半段的直径大于下半段的直径，中部以截锥体过渡，截锥体上端一体成型有第一法兰盘；刀体下端面设置有与第一法兰盘相适配的螺纹孔；刀具同心固定装配在所述超声波换能器的下端；刀体下端设置有与超声波换能器相适配的安装空腔，安装空腔的内壁与超声波换能器的外壁相接触，刀体下端外壁从上至下依次装配有轴承装置和供电装置，刀体上于装配供电装置处设置有电缆导出孔，超声波换能器与刀体同心固定装配在一起。本发明专利技术在铣削硬质材料时可大大提高超声波铣削技术的工业实用性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种超声波铣削装置及控制工艺，涉及超声波铣削
，包括刀体、超声波换能器和刀具，其中，超声波换能器为接有导出电缆的圆柱体结构，其上半段的直径大于下半段的直径，中部以截锥体过渡，截锥体上端一体成型有第一法兰盘；刀体下端面设置有与第一法兰盘相适配的螺纹孔；刀具同心固定装配在所述超声波换能器的下端；刀体下端设置有与超声波换能器相适配的安装空腔，安装空腔的内壁与超声波换能器的外壁相接触，刀体下端外壁从上至下依次装配有轴承装置和供电装置，刀体上于装配供电装置处设置有电缆导出孔，超声波换能器与刀体同心固定装配在一起。本专利技术在铣削硬质材料时可大大提高超声波铣削技术的工业实用性。【专利说明】一种超声波铣削装置及控制工艺
本专利技术涉及一种超声波铣削技术，具体说是一种工业实用性高的超声波铣削装置 及控制工艺。
技术介绍
铣削是当今常用的一种材料加工技术，其是指使用旋转的多刃刀具切削工件，是 一种高效率的材料加工方法，铣削时刀具旋转（作主运动），工件移动（作进给运动）；当然 工件也可以固定，但此时旋转的刀具还必须移动（同时完成主运动和进给运动）。铣削用的 机床有卧式铣床或立式铣床，也有大型的龙门铣床，这些机床可以是普通机床，也可以是数 控机床。用旋转的铣刀作为刀具的切削加工，适于加工平面、沟槽、各种成形面（如花键、齿 轮和螺纹）和模具的特殊形面等。 随着高速主轴技术和超声波电源技术的发展，集超声波高频振动和主轴高速旋转 为一体的超声波铣削加工，被视为高精、高效加工的技术先锋，可应用于各种日常加工材 料、难加工材料料和脆硬性材料的精细加工。 超声变幅杆是超声波振动系统中一个重要的组成部分，它在振动系统中的主要作 用是把机械振动的质点位移或速度放大，并将超声能量集中在较小的面积上即聚能，因此 也称超声变速杆或超声聚能器。但是，另一方面，在超声波铣削中增加变幅杆，却又会降低 工业实用性，首先变幅杆要根据超声波特性做倍数加长设计，那么铣削装置高速旋转部分 的体积加大（尤其是长度），不便于安装，也不利于其高速旋转；再者，变幅杆的存在会使整 体的刚性会大大减弱，稳定性差；另外，用扭转振动或弯曲振动模式的换能器，其功率明显 较小。 另外，现有技术中的超声波换能器与刀体的连接也不够稳定，其同样导致超声波 铣削技术的工业实用性较低。 综上所述，现有的超声波铣削技术中，超声波铣削技术存在的问题是设备功率小， 带负载能力弱，稳定性差，充其量是一种实验室产品，不能够实际使用。那么，如何做到克服 上述问题并最终显著增高超声波铣削技术的工业实用性变得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超声波铣削装置及控制工艺， 其可以使整个设备的功率大、带负载能力强，稳定性强，并使其具有较高的工业实用性。 本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的： 本专利技术的一种超声波铣削装置，包括刀体、超声波换能器和刀具，其中，所述的超 声波换能器为接有导出电缆的圆柱体结构，其上半段的直径大于下半段的直径，中部以截 锥体过渡，截锥体上端一体成型有第一法兰盘，这里，第一法兰盘的安装位置，正是超声波 换能器的节点位置；所述刀体下端面设置有与所述第一法兰盘相适配的螺纹孔；所述刀具 同心固定装配在所述超声波换能器的下端；所述刀体包括设置在其上端并与机床主轴配合 的锥体、第二法兰盘以及拉杆安装腔，所述刀体下端还设置有与所述超声波换能器相适配 的安装空腔，所述安装空腔的内壁与所述超声波换能器的外壁相接触，所述刀体下端外壁 从上至下依次装配有轴承装置和供电装置，所述刀体上于装配供电装置处设置有电缆导出 孔，所述超声波换能器与所述刀体同心固定装配在一起。 更进一步的，所述的超声波换能器为压电换能器，其上半段设置有后盖板和压电 陶瓷，所述的超声波换能器的下半段上设置有刀具夹持部。 更进一步的，所述的刀具夹持部为自其下端面向上开设有孔径逐渐减小的开孔的 圆柱体，所述超声波换能器通过ER弹簧夹头及ER紧固帽与所述刀具装配，所述开孔与所述 ER弹簧夹头的尺寸相适配。 更进一步的，所述的供电装置为与所述刀体同心固定装配的环形碳刷供电装置， 其包括包围在外层的正极保护套、负极保护片，所述正极保护套内自上而下、层层压紧设置 有负极极环、第一电极隔离环、正极极环和第二电极隔离环，所述第一电极隔离环和第二电 极隔离环与所述刀体固定装配，所述正极极环通过所述导出电缆与所述超声波换能器电连 接，所述负极极环与所述轴承装置的的轴承挡圈相接触，所述负极极环、第一电极隔离环、 正极极环和第二电极隔离环与所述正极保护套之间还设置有绝缘环，所述绝缘环固定装配 在所述正极保护套和所述负极保护片之间，所述绝缘环外侧设置有互相绝缘的正极导电环 和负极导电环，所述绝缘环上固定设置有四个碳刷，所述碳刷的前端分别与所述正极极环 和所述负极极环摩擦连接，尾端对应与所述正极导电环和负极导电环相连，所述正极导电 环和负极导电环分别和设置在所述正极保护套上的航插电连接；所述正极保护套、负极保 护片及绝缘环与所述负极极环、第一电极隔离环、正极极环及第二电极隔离环间隙配合；所 述负极保护片、绝缘环与所述轴承装置的轴承套筒固定装配，所述第二电极隔离环下方设 置有与其下端面接触的锁紧螺母，所述刀体上设置有与所述锁紧螺母相适配的外螺纹。 更进一步的，所述的轴承装置由轴承套筒、轴承挡圈和两个同等规格、同心装配的 高速轴承组成。 更进一步的，其还包括盖板，所述盖板固定安装在所述正极保护套上，其中心设置 有与所述超声波换能器相适配的通孔。 更进一步的，所述绝缘环、所述第一电极隔离环和所述第二电极隔离环为非金属 绝缘材料。 -种超声波铣削控制工艺，包括以下工艺步骤：装上超声波铣削的刀体一装上刀 具一打开超声波控制器电源一控制器自动搜频一确认超声波频率一设定超声波功率一启 动超声波一启动铣床，其特征在于： ①生产前在超声波铣削装置装上刀具前和装上刀具后通过有限元分析软件来获 得本装置所需要的工作频率段； ②发生器选用自适应数控超声波电源； ③超声波输出振幅运用电流反馈和电压反馈来控制； ④超声波输出频率运用闭环的数字频率自动跟踪来控制。 本专利技术的有益效果在于：本专利技术的超声波铣削装置的换能器主体的截面尺寸的变 化及锥形体结构，具有很好的增大振幅的效果，而且刚性强，占用体积小；其刀体与换能器 独特的装配方式，结合换能器的工作特性，选取换能器的节点位进行固定，能够使超声波的 能量损耗降到最小，提高了工作效率；采用螺栓紧固型纵向换能器，带负载能力强，功率大， 且体型小巧，易于维护和保养；本专利技术中的刀具夹持部为自其下端面向上开设有孔径逐渐 减小的开孔的圆柱体，即超声波换能器引入了能与标准ER夹头配合的锥面，使超声波能量 可以很好地传递给适配刀具，此设计方式打破了传统换能器与模具之间的平面配合方式， 可较大限度的将超声波的能量在刀具前端发挥；本专利技术中的环形碳刷装置供电效果好，可 靠性高；本专利技术的超声波铣削控制工艺，通过有限元分析，对换能器和装上刀具后的换能器 进行分析来获得切削加工所需要的频率段，理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波铣削装置，包括刀体、超声波换能器和刀具，其特征在于：所述的超声波换能器为接有导出电缆的圆柱体结构，其上半段的直径大于下半段的直径，中部以截锥体过渡，截锥体上端一体成型有第一法兰盘；所述刀体下端面设置有与所述第一法兰盘相适配的螺纹孔；所述刀具同心固定装配在所述超声波换能器的下端；所述刀体包括设置在其上端并与机床主轴配合的锥体、第二法兰盘以及拉杆安装腔，所述刀体下端还设置有与所述超声波换能器相适配的安装空腔，所述安装空腔的内壁与所述超声波换能器的外壁相接触，所述刀体下端外壁从上至下依次装配有轴承装置和供电装置，所述刀体上于装配供电装置处设置有电缆导出孔，所述超声波换能器与所述刀体同心固定装配在一起。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁强高，华大成，陈元平，
申请(专利权)人：杭州成功超声设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33