一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具制造技术

本发明专利技术公开了一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具，包括双层结构刀具、超声振动单元和冷却介质供给单元，双层结构刀具包括刀片和排屑块，冷却介质供给单元位于排屑块的前端，刀片的后端设置有刀杆，刀杆的后端设置有刀夹。本发明专利技术通过双层结构刀具由刀片和排屑块分担切削力，减轻了刀具后刀面对于已加工表面的压力，排屑块的振动，不参与加工表面的形成运动，因此，也不会影响加工表面质量，排屑面与切屑面之间因排屑块的超声振动，可保证两者之间始终为动摩擦，且形成局部微细空腔，从而降低摩擦发热量，及提高冷却介质的冷却效果，通过内部冷却管道，冷却介质最大程度地接近切削部位，冷却效果提高，切削温度下降。切削温度下降。切削温度下降。

【技术实现步骤摘要】
一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具


[0001]本专利技术涉及切削刀具
，特别涉及一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具。

技术介绍

[0002]切削刀具是机械制造中用于切削加工的工具。绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具，切削动力学是使金属切削的工艺系统达到一个理想的状态，同时计算机仿真在各种过程仿真中得到充分应用，通过对工艺系统的切削过程仿真，对切削参数的确定、机床结构的设计、刀具几何参数的选取等具有重要的意义。
[0003]传统的超声波加工需要制作与被加工型腔凸凹相反的工具，所以工具制作非常复杂，工具的加工成本高、周期长而且存在加工过程中工具磨损严重等问题，严重影响着加工的精度和效率，常规的金属切削方法，是利用循环冷却液对刀具和工件进行冷却，这不仅会增加切削加工成本，废弃的冷却液还会对环境产生污染，因此需要进行改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具，包括双层结构刀具、超声振动单元和冷却介质供给单元，所述双层结构刀具包括刀片和排屑块，刀片与排屑块嵌接；冷却介质供给单元位于排屑块的前端，冷却介质供给单元包括冷却介质浇给器；所述刀片的后端设置有刀杆，刀杆的后端设置有刀夹；所述刀夹的一侧设置有超声波振动单元支座，所述超声波振动单元支座的一端设置有超声波振动单元，所述超声波振动单元包括超声波发生器。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述超声振动单元频率为kHz，振幅为
µ
m，电源为W，超声振动单元包括振动头和变幅杆，振动头和变幅杆均为钛合金材质。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述排屑块固定在超声振动单元上，超声振动单元支座固定在刀夹或与刀夹无相对运动的物体上，刀片和排屑块之间不发生物理接触。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述刀片的前刀面上开凹槽，凹槽供排屑块与刀片连接。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述排屑块的前端刻有不同宽度的沟槽，以减小切屑与排屑面的接触面积，排屑块的底部加工有冷却介质缓冲腔，冷却介质供给单元通过冷却介质缓冲腔及刀片与排屑块之间的间隙分送到刀片的后端、刀尖及排屑块的前端，保证冷却介质最大程度地接近发热源。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述冷却介质供给单元上的冷却介质浇给器释
放出的冷却介质必须具有一定的压力，防止微小的材料掉入到间隙中。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1：本专利技术通过双层结构刀具由刀片和排屑块分担切削力，减小了刀片所承受的切削力，减轻了刀具后刀面对于已加工表面的压力，也减小了两者之间的摩擦力，相应地，刀片楔角可更小，从而进一步降低切削力，排屑块的振动，不参与加工表面的形成运动，因此，也不会影响加工表面质量，如不会形成低频振动波纹，排屑面与切屑面之间因排屑块的超声振动，可保证两者之间始终为动摩擦，且形成局部微细空腔，从而降低摩擦发热量，及提高冷却介质的冷却效果，通过内部冷却管道，冷却介质最大程度地接近切削部位，冷却效果提高，切削温度下降，可以加工复杂的三维型腔，具有重要的理论意义和广阔的应用发展前景，利用简单形状工具，具有工具制作简单，工具与工件间宏观作用力小，工具损耗能够得到补偿，可实现复杂三维轮廓的加工等特点，是具有开发前景的超声波加工技术。
[0012]2：本专利技术与传统的超声波加工相比，超声波铣削加工大大地简化了超声波加工工艺过程的控制，抛弃了超声波加工制作复杂工具的必经之路，提高了整个系统加工的柔性，从而进一步降低了成本，但是该加工方式，加工效率有待于提高，这种加工方式适合于中小型腔、薄型面、复杂曲线型面和组合型面的加工。
附图说明
[0013]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术的切削原理示意图；图中：1、刀片；2、刀杆；3、 排屑块；4、超声振动单元；5、超声振动单元支座；6、刀夹；7、冷却介质供给单元；8、超声波发生器。
具体实施方式
[0014]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0015]实施例1如图1
‑
2所示，本专利技术提供一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具，包括双层结构刀具、超声振动单元4和冷却介质供给单元7，双层结构刀具包括刀片1和排屑块3，刀片1与排屑块3嵌接；冷却介质供给单元7位于排屑块3的前端，冷却介质供给单元7包括冷却介质浇给器；刀片1的后端设置有刀杆2，刀杆2的后端设置有刀夹6；刀夹6的一侧设置有超声波振动单元支座5，超声波振动单元支座5的一端设置有超声波振动单元4，超声波振动单元4包括超声波发生器8。
[0016]进一步的，超声振动单元4频率为20kHz，振幅为20
µ
m，电源为900W，超声振动单元4包括振动头和变幅杆，振动头和变幅杆均为钛合金材质。
[0017]排屑块3固定在超声振动单元4上，超声振动单元支座5固定在刀夹6或与刀夹6无
相对运动的物体上，刀片1和排屑块3之间不发生物理接触。
[0018]刀片1的前刀面上开凹槽，凹槽供排屑块3与刀片1连接。
[0019]排屑块3的前端刻有不同宽度的沟槽，以减小切屑与排屑面的接触面积，排屑块3的底部加工有冷却介质缓冲腔，冷却介质供给单元7通过冷却介质缓冲腔及刀片1与排屑块3之间的间隙分送到刀片1的后端、刀尖及排屑块3的前端，保证冷却介质最大程度地接近发热源。
[0020]冷却介质供给单元7上的冷却介质浇给器释放出的冷却介质必须具有一定的压力，防止微小的材料掉入到间隙中。
[0021]具体的，通过双层结构刀具由刀片1和排屑块3两部分组成，在刀片1的前刀面上开一个微小深度凹槽，嵌入排屑块3，排屑块3底部边缘最大限度的接近刀刃，刀片1通过刀柄2固定在刀夹6上，排屑块3固定在超声振动单元4上,超声振动单元支座5固定在刀夹6，或与刀夹6无相对运动的物体上，刀片1和排屑块3之间不发生物理接触，防止彼此间力的传递，两者之间形成底部间隙及前端间隙，用作冷却介质的流通；排屑块3前面用于切屑流动，排屑块3前面刻有不同宽度的沟槽，以减小切屑与排屑面的接触面积，排屑,3底部加工有冷却介质缓冲腔，外部供给的压力冷却介质，进入缓冲腔，然后通过内部的通道及刀片1与排屑块3之间的间隙分送到刀片的后面、刀尖及排屑片前面，保证冷却介质最大程度地接近发热源；切削时，切削层受到刀片1施加的沿切削方向的作用力Fc，及因排屑块振动产生的并通过切屑传递到切削层的动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具，包括双层结构刀具、超声振动单元（4）和冷却介质供给单元（7），其特征在于，所述双层结构刀具包括刀片（1）和排屑块（3），刀片（1）与排屑块（3）嵌接；冷却介质供给单元（7）位于排屑块（3）的前端，冷却介质供给单元（7）包括冷却介质浇给器；所述刀片（1）的后端设置有刀杆（2），刀杆（2）的后端设置有刀夹（6）；所述刀夹（6）的一侧设置有超声波振动单元支座（5），所述超声波振动单元支座（5）的一端设置有超声波振动单元（4），所述超声波振动单元（4）包括超声波发生器（8）。2.根据权利要求1所述的一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具，其特征在于，所述超声振动单元（4）频率为20kHz，振幅为20
µ
m，电源为900W，超声振动单元（4）包括振动头和变幅杆，振动头和变幅杆均为钛合金材质。3.根据权利要求1所述的一种超声振动排屑及内冷式双层结构刀具，其特征在于，所述排...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹诚，袁博，李杰，徐洁云，陈妍，吴波，周瑞，周世权，赵子建，
申请(专利权)人：武汉城市职业学院，
类型：发明
国别省市：