一种新型楔形刃超声振动切割刀制造技术

本发明专利技术公开了一种新型楔形刃超声振动切割刀，包括刀片，刀片具有刀尖、刀尾，所述刀尾连接安装部；所述刀片具有凹弧楔形刃或直线楔形与凹弧过渡刃；从刀尖到刀尾，所述刀片的外轮廓为以下三种之一：(1)三角刃线、圆弧刃线、矩形刃线；(2)圆弧刃线、矩形刃线；(3)样条刃线。本发明专利技术一种新颖楔形刃超声振动切割刀用于吸波蜂窝材料的加工，刀体材料为高速钢，凹弧楔形刃配合超声振动辅助，能够提高吸波蜂窝材料的表面质量，切削力更小，稳定性高；另一方面，本发明专利技术中，圆弧过渡、圆弧刃线、样条刃线能减小刀具本身的应力集中，提高刀具寿命。提高刀具寿命。提高刀具寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种新型楔形刃超声振动切割刀


[0001]本专利技术属于吸波蜂窝加工刀具制造
，具体涉及一种加工吸波蜂窝用的具有新型楔形刃超声振动切割刀。

技术介绍

[0002]吸波蜂窝材料是基于芳纶蜂窝材料发展起来的一种结构型吸波材料，以正六边形芳纶纸蜂窝为基体，在蜂窝壁上浸渍混和乙炔炭黑吸波物质的树脂。吸波蜂窝材料是吸波蜂窝夹层复合材料的芯体材料，具有高比刚度和强度、质量轻、耐腐蚀和高温的优点，既能用作承重结构件又能实现隐身。吸波蜂窝材料拥有芳纶蜂窝材料的所有优点，且浸渍层的存在使得材料有隐身的特点，因此吸波蜂窝材料的应用更广泛。吸波蜂窝材料作为一种结构/功能整体化复合材料，被大范围地应用于军事、航空和航天等各种重要领域，以减轻部件的质量及实现隐身功能。特别是在整流罩、雷达罩和机翼、垂尾前端等夹层复合结构中得到普遍应用。
[0003]由于传统铣削加工方式仍然存在弊端，例如加工温度过高、刀具磨损严重。同时铣削力很大，会导致蜂窝塌陷、纤维拔出、甚至产生粉尘污染环境等缺陷。当下最佳的超声辅助加工，广泛应用于芳纶蜂窝的加工，但是吸波蜂窝材料的面内刚度远大于芳纶蜂窝材料的面外刚度，无法使用现有的三角刀进行加工，因为同样切削“V”型结构，吸波蜂窝材料对三角刀的刀面压力更大，接触摩擦更大，刀具更容易磨损甚至断裂，加工出来的吸波蜂窝表面光洁度达不到要求，更做不到对吸波蜂窝材料的大切深。因此，亟需设计了一种新型楔形刃超声振动切割刀，以达到加工吸波蜂窝材料时减小刃面摩擦力，减小切削力、切削热，增加切削深度以及提高吸波蜂窝材料的加工表面质量。

技术实现思路

[0004]为了解决切削吸波蜂窝材料存在的上述问题，本专利技术提供了一种加工吸波蜂窝材料的新型楔形刃超声振动切割刀，该切割刀主要用于加工航空航天吸波蜂窝材料。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种新型楔形刃超声振动切割刀，包括刀片，刀片具有刀尖、刀尾，所述刀尾连接安装部；所述刀片具有Ⅰ凹弧楔形刃或Ⅱ直线楔形与凹弧过渡刃；从刀尖到刀尾，所述刀片的外轮廓为以下三种之一：(1)三角刃线、圆弧刃线、矩形刃线；(2)圆弧刃线、矩形刃线；(3) 样条刃线。
[0007]优选的，刀片的腹部为带平面的腹部与不带平面的腹部。
[0008]优选的，刀片靠近刀尖处的厚度小于刀尾的厚度。
[0009]优选的，安装部具有夹持外螺纹，用于连接声学组件变幅杆。
[0010]优选的，安装部形成定位台阶，定位台阶靠近刀片的刀尾，以实现超声振动组件变幅杆与刀片的轴线重合。
[0011]优选的，安装部的外螺纹段与定位台阶之间设计有缓冲区，用于减缓螺纹与刀体
之间的应力，提高刀具寿命。缓冲区设计有圆角平滑过渡。
[0012]优选的，所述矩形刃线与三角刃线之间采用圆弧过渡，与两直线相切圆弧刃线；并且两刀面完全对称。
[0013]优选的，刀片的刀尖采用去应力集中平面处理，以提高刀具寿命。
[0014]优选的，凹弧楔形刃面的刃角为δ，加工芳纶蜂窝的为直线楔形刃角为ε，其中ε≥δ。
[0015]优选的，刀具厚度d，直线楔形刃角为ε，凹弧楔形刃为δ，切割过程中作用刀具的力包括：进给力F，抵抗工件弹性变形的力F
E
，工件变形区施加于刀刃的摩擦力f
RD
以及切开材料所需的切割分离力F
TR
，根据图示，切割进给力F为：
[0016][0017]其中ε≥δ，即通过调整刀尖角可以降低切割力F。
[0018]优选的，刀片的刃口钝化处理，有效提高刃口强度和刀具寿命。
[0019]优选的，
Ⅰ‑Ⅳ
、
Ⅰ‑Ⅴ
、
Ⅰ‑Ⅵ
刀片腹部无平面，刀刃面从轴线延伸至刃线。
[0020]优选的，
Ⅱ‑Ⅳ
、
Ⅱ‑Ⅴ
、
Ⅱ‑Ⅵ
刀片腹部无平面，刃截面由凹弧过渡刃与直线楔形刃组合而成。
[0021]优选的，刀片靠近刀尖处的厚度d小于刀片尾部的厚度，使刀片尾部具有更大的刚度，以达到大切深而刀具不会断裂。
[0022]优选的，样条刃线是指定一组控制点而得到一条曲线，曲线的大致形状由这些点予以控制。假设一共有n+1个点P0、P1、
···
Pn，这n+1个点确定了n次的贝塞尔曲线，可以得到n次贝塞尔曲线：
[0023][0024]优选的，刀片经过超声振动辅助，具有沿刀片轴线方向的周期振动，反谐振频率与超声加工声学设备的主振频率相匹配。
[0025]优选的，刀片表面采用PVD物理气相沉积进行处理。
[0026]综上所述，本专利技术一种新颖楔形刃超声振动切割刀用于吸波蜂窝材料的加工，刀体材料为高速钢，凹弧楔形刃配合超声振动辅助，能够提高吸波蜂窝材料的表面质量，切削力更小，稳定性高。另一方面，本专利技术中，圆弧过渡、圆弧刃线、样条刃线能减小刀具本身的应力集中，提高刀具寿命。
附图说明
[0027]图1为本专利技术切割刀与变幅杆装配立体示意图。
[0028]图2为本专利技术切割刀的轴侧结构示意图。
[0029]图3为本专利技术三种腹部具有平面凹弧楔形刃刀具的结构示意图。
[0030]图4为本专利技术三种腹部无平面凹弧楔形刃刀具的结构示意图。
[0031]图5为本专利技术三种腹部具有平面且截面直线楔形与凹弧过渡刃刀具的结构示意图。
[0032]图6为本专利技术三种腹部无平面且截面直线楔形与凹弧过渡刃刀具的结构示意图。
[0033]图7为本专利技术切割等效吸波蜂窝材料受力分析图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0035]如图1
‑
6所示，本专利技术一种新型楔形刃超声振动切割刀，该切割刀刀片1采用高速钢，刀片1具有刀尖1
‑
1、刀尾1
‑
2，刀尾连接安装部2，安装部2设有外螺纹2
‑
1，用于直接与超声辅助切削部件变幅杆3连接。安装部2还形成定位台阶2
‑
2，定位台阶靠近刀片的刀尾。安装部的外螺纹段2
‑
1与定位台阶2
‑
2之间设计有缓冲区2
‑
3，缓冲区设计有圆角平滑过渡。
[0036]本实施例中，由于螺纹与超声配合会产生较大的应力，所以螺纹与刀刃之间设计有缓冲区，以减缓应力。
[0037]由于螺纹只能起到连接的作用，所以设计有定位台阶，以确保刀具轴线与超声振动组件变幅杆轴线保持重合。
[0038]本专利技术的优选实施例中，刀片具有两种不同形式截面的刃，分别为Ⅰ凹弧楔形刃a(如图3
‑
4所示)、Ⅱ直线楔形b与凹弧过渡刃c组合(如图5
‑
6所示)，而再根据这两种截面的腹部1
‑
3 不同，又可以分为腹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型楔形刃超声振动切割刀，包括刀片，刀片具有刀尖、刀尾，所述刀尾连接安装部；其特征在于：所述刀片具有凹弧楔形刃或直线楔形与凹弧过渡刃；从刀尖到刀尾，所述刀片的外轮廓为以下三种之一：(1)三角刃线、圆弧刃线、矩形刃线；(2)圆弧刃线、矩形刃线；(3)样条刃线。2.如权利要求1所述一种新型楔形刃超声振动切割刀，其特征在于：刀片的腹部为带平面的腹部与不带平面的腹部。3.如权利要求1或2所述一种新型楔形刃超声振动切割刀，其特征在于：刀片靠近刀尖处的厚度小于刀尾的厚度。4.根据权利要求1所述一种新型楔形刃超声振动切割刀，其特征在于：所述安装部具有夹持外螺纹，用于连接声学组件变幅杆。5.根据权利要求5所述一种新型楔形刃超声振动切割刀，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于保华，李文亮，楼天峰，陈建玺，刘鑫，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：