一种自冷却超声振动刀柄制造技术

本申请公开了一种自冷却超声振动刀柄，包括拉钉、刀柄基体、变幅杆和内冷组件，所述拉钉和刀柄基体上部螺纹连接，所述刀柄基体和变幅杆通过第一螺栓组连接，所述刀柄基体和变幅杆内部设置有刀柄空腔和内冷组件，所述内冷组件贯穿刀柄基体和变幅杆两端。通过本申请刀柄能同时实现超声振动加工和自助冷却两项功能，在使用超声振动加工提高加工质量的同时，通过自冷却降低加工区域的切削热和切削力，进而提高刀具的使用寿命，提高加工效率。提高加工效率。提高加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种自冷却超声振动刀柄


[0001]本申请涉及超声加工
，具体涉及一种自冷却超声振动刀柄。

技术介绍

[0002]随着航空航天等领域高新技术的快速发展，市场对产品的性能要求越来越高，因此，对其应用的材料加工质量要求也越来越苛刻。陶瓷和陶瓷基复合材料等硬脆材料由于其具有良好的耐高温、耐磨性和高比强度特性，因而成为新一代超高速飞行器重点使用的新型材料。但是因为陶瓷和陶瓷基复合材料的硬度大、脆性高的特点，在加工过程中极易出现崩边、破碎等现象，降低了产品的合格率和使用性能；同时，由于在加工过程中加工区域的冷却润滑难以保证，导致加工过程中刀具温度极高，进而使刀具磨损加剧，不仅无法保障加工质量，同时也提高了加工成本。
[0003]工件材料的不同导热性以及其它加工因素，都会对热量的分布产生显著影响。当加工导热性较差的工件时，传入刀具的热量会增加。加工硬度较高的材料会比加工硬度较低的材料产生更多热量。在通常下，更高的切削速度会增加热量的产生，更高的进给量会加大切削刃中受高温影响的区域。切削热是切削过程的重要物理现象之一。切削过程中的切削热和由它引起的切削温度升高，直接影响刀具的磨损和寿命，并影响工件的加工精度和已加工表面质量。在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热，产生的热由切屑、刀具、工件和周围介质传导出去。影响热传导的主要因素是工件和刀具材料的热导率、加工方式和周围介质的状况。对于工件来说产生的切削热对周围的物体影响都很大，首先最直接的是切削工具(刀具)其次是工件，剩下的就是机床的家具刀柄等部位，当持续工作的时候切削液温度会升高这样也会对机床造成很大的影响，尺寸不稳定、刀具、夹具等材质会发生微小的质变以及相变。
[0004]数控切削加工过程中由于切削时刀具跟工件之间会产生摩擦力，而切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能，产生的热由切屑、刀具、工件和周围介质传导出去。这是要是切削的温度过高之后工件就会产生一定量的变形，此时加工的精度以及表面质量也会受到影响；而刀具也会因为温度过高导致加快磨损，减低刀具的寿命。所以切削是要注意降低切削时产生的热量，做好冷却工序降低加工成本。
[0005]目前的超声振动刀柄通常仅能选择单相冷却介质的传输，刀柄中间通水或通气二选一。使用切削液冷却润滑效果较好，但是切削液的用量较大，利用率不高，且不能在必须使用干切、准干切加工方式的领域使用切削液；使用空气冷却效果较差。

技术实现思路

[0006]本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
[0007]本申请实施例提供了一种自冷却超声振动刀柄，包括拉钉、刀柄基体、变幅杆和内冷组件，所述拉钉和刀柄基体上部螺纹连接，所述刀柄基体和变幅杆通过第一螺栓组连接，所述刀柄基体和变幅杆内部设置有刀柄空腔和内冷组件，所述内冷组件贯穿刀柄基体和变
幅杆两端。
[0008]进一步地，所述刀柄基体上部设置有密封垫片，所述密封垫片外缘覆盖刀柄基体上部，所述密封垫片中间设置有供内冷组件通过的开口。
[0009]进一步地，所述拉钉下部设置有外螺纹，所述刀柄基体上部内侧设置有与第一外螺纹相配合的内螺纹，所述外螺纹和内螺纹的连接部位设置有螺纹防松垫圈。
[0010]进一步地，所述拉钉内部设置为中空结构，所述拉钉与冷却介质输入管螺纹连接。
[0011]进一步地，所述内冷组件包括第一冷却介质传输通道、小型泵、第二冷却介质传输通道、回流通道，所述小型泵设置于刀柄空腔的上方区域，所述回流通道设置于第二冷却介质传输通道的外侧，所述第一冷却介质传输通道上部与刀柄基体上部连接，所述第一冷却介质传输通道下部与小型泵的第一端连接，所述第二冷却介质传输通道上部与小型泵的第二端连接，所述第二冷却介质传输通道下部与变幅杆下部连接，所述回流通道下部与第二冷却介质传输通道的外侧连接，所述回流通道上部与小型泵的第三端连接。
[0012]进一步地，所述刀柄包括压电陶瓷片组，所述压电陶瓷片组设置于刀柄空腔内变幅杆下部，所述压电陶瓷片组通过压紧螺栓固定在变幅杆下部。
[0013]进一步地，所述压电陶瓷片组上方设置有后盖板，所述后盖板通过中空螺栓固定在变幅杆下部。
[0014]进一步地，所述中空螺栓内部设置有供第二冷却介质传输通道通过的中空结构，所述中空螺栓穿过后盖板和压电陶瓷片后与变幅杆下部固定。
[0015]进一步地，所述刀柄包括夹头，所述夹头上部与第二冷却介质传输通道下部连接，所述夹头下部与刀具连接。
[0016]进一步地，所述夹头下部与刀具通过压紧螺母连接。夹头和刀具为一体化设计。
[0017]进一步地，所述夹头内部设置有第三冷却介质传输通道和小型冷却介质传输通道，所述小型冷却介质传输通道设置于第三冷却介质传输通道外侧，所述第三冷却介质传输通道和小型冷却介质传输通道贯穿夹头两端。
[0018]进一步地，所述刀柄基体外部设置有滑环，所述滑环与刀柄基体通过第二螺栓组连接。
[0019]有益效果：本申请实施例提供的自冷却超声振动刀柄，拉钉、刀柄基体、固定压电片的中空螺栓和变幅杆全部做成中空结构，外界冷却介质从刀柄上方进入冷却介质传输通道，冷却介质在压力和重力作用下进入小型泵及下方传输通道。在小型泵的作用下，传输介质可以通过回流通道返回小型泵，在液体回流过程中可以控制液体回流速度，来实现对回流降温的不同调控。通过本申请刀柄能同时实现超声振动加工和自助冷却两项功能，在使用超声振动加工提高加工质量的同时，通过自冷却降低加工区域的切削热和切削力，进而提高刀具的使用寿命，提高加工效率。
附图说明
[0020]图1为本申请实施例提供的刀柄主视图；
[0021]图2为本申请实施例提供的刀柄剖面图；
[0022]图3为本申请实施例提供的夹头主视图；
[0023]图4为本申请实施例提供的夹头剖面图；
[0024]图5为本申请实施例提供的刀柄立体图；
[0025]上述附图中，附图标记说明如下：
[0026]1、刀柄基体；2、变幅杆；3、第一螺栓组；4、刀柄空腔；5、第一冷却介质传输通道；6、小型泵；7、第二冷却介质传输通道；8、回流通道；9、压电陶瓷片组；10、压紧螺栓；11、后盖板；12、中空螺栓；13、夹头；14、第三冷却介质传输通道；15、小型冷却介质传输通道；16、刀具；17、压紧螺母；18、滑环；19、第二螺栓组。
具体实施方式
[0027]下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
[0028]本申请实施例在传统超声刀柄的基础上，引入气液两相运输结构和内冷式超声雾化结构，首先通过内外两个同轴通道分别输送气相(高压气体)和液相润滑介质，变幅杆部位采用螺旋结构运输冷却介质。刀柄下部连接部位采用孔洞式结构，以便中心通道的冷却介质流出，浇注到刀具和加工工件部位，进行相应的冷却。
[0029]图1、图2分别为本申请实施例提供的刀柄主视图和剖面图，刀柄包括拉钉、刀柄基体1、变幅杆2和内冷组件，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自冷却超声振动刀柄，其特征在于，包括拉钉、刀柄基体(1)、变幅杆(2)和内冷组件，所述拉钉和刀柄基体(1)上部螺纹连接，所述刀柄基体(1)和变幅杆(2)通过第一螺栓组(3)连接，所述刀柄基体(1)和变幅杆(2)内部设置有刀柄空腔(4)和内冷组件，所述内冷组件贯穿刀柄基体(1)和变幅杆(2)两端。2.根据权利要求1所述的自冷却超声振动刀柄，其特征在于，所述刀柄基体(1)上部设置有密封垫片，所述密封垫片外缘覆盖刀柄基体(1)上部，所述密封垫片中间设置有供内冷组件通过的开口。3.根据权利要求1所述的自冷却超声振动刀柄，其特征在于，所述拉钉下部设置有外螺纹，所述刀柄基体(1)上部内侧设置有与第一外螺纹相配合的内螺纹，所述外螺纹和内螺纹的连接部位设置有螺纹防松垫圈。4.根据权利要求3所述的自冷却超声振动刀柄，其特征在于，所述拉钉内部设置为中空结构，所述拉钉与冷却介质输入管螺纹连接。5.根据权利要求1所述的自冷却超声振动刀柄，其特征在于，所述内冷组件包括第一冷却介质传输通道(5)、小型泵(6)、第二冷却介质传输通道(7)、回流通道(8)，所述小型泵(6)设置于刀柄空腔(4)的上方区域，所述回流通道(8)设置于第二冷却介质传输通道(7)的外侧，所述第一冷却介质传输通道(5)上部与刀柄基体(1)上部连接，所述第一冷却介质传输通道(5)下部与小型泵(6)的第一端连接，所述第二冷却介质传输通道(7)上部与小型泵(6)的第二端连接，所述第二冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁松梅，张子康，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：