一种二段式超声直刃刀及加工方法技术

本申请公开了一种二段式超声直刃刀及加工方法，二段式超声直刃刀包括刀座，刀座可拆卸连接有直刃刀具，直刃刀具包括与刀座可拆卸连接的矩形刀刃，矩形刀刃连接有三角形刀刃，本申请具有可替换性强、可满足部分特殊工艺特征的加工需求的优点。征的加工需求的优点。征的加工需求的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种二段式超声直刃刀及加工方法


[0001]本申请涉及切削加工
，尤其涉及一种二段式超声直刃刀及加工方法。

技术介绍

[0002]随着制造技术的发展和新材料的研发，传统加工方式难以满足所有材料的加工需求，超声加工技术是在传统加工技术如车削、铣削和钻削等的基础上加入超声振动的切削方式，在切削软脆性材料如纸基蜂窝材料、气凝胶复合材料等材料时表现出比传统加工更好的加工质量。
[0003]超声直刃刀加工中，刀具的刀尖角、安装方式及最大振幅位置是决定其加工质量的重要因素，而现有刀具使用报废后整体一起淘汰，造成浪费，且可替换性低，无法满足部分特殊工艺特征的加工需求。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种二段式超声直刃刀及加工方法，旨在解决现有切削刀具可替换性低，无法满足部分特殊工艺特征的加工需求的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供一种二段式超声直刃刀，包括刀座，刀座可拆卸连接有直刃刀具，直刃刀具包括与刀座可拆卸连接的矩形刀刃，矩形刀刃连接有三角形刀刃。
[0006]可选地，刀座包括连接座，连接座一端连接有两个连接块，连接块上均开设有第一安装孔，矩形刀刃上开设有与第一安装孔匹配的第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔之间穿设有紧固件。
[0007]可选地，第一安装孔包括至少一个通孔和至少一个螺纹孔，且两连接块上的通孔与螺纹孔位置相反，紧固件为螺钉。
[0008]可选地，两连接块之间的间隙与矩形刀刃的厚度为过渡配合。
[0009]一种加工方法，基于上述的一种二段式超声直刃刀，包括以下步骤：构建振动模型，对所述二段式超声直刃刀进行参数优化；根据所述参数优化的结果，预制出多个具有不同长度矩形刀刃的二段式超声直刃刀；根据切削加工工艺条件，选择对应尺寸规格的所述二段式超声直刃刀安装在机床主轴上，开启加工；根据切削加工工艺条件，更换对应尺寸规格的所述二段式超声直刃刀，直至完成加工。
[0010]可选地，所述构建振动模型，对所述二段式超声直刃刀进行参数优化，包括：构建振速方程如下：
式中，v
t
（z
t
）表示直刃刀具上距离假想刀尖点第z
t
个波长处截面上的最大振动速度幅值，其中，z
t
=kx
t
，k为只与振动频率有关的波数，x
t
为假想的三角形刀刃的长度；v
ti
表示直刃刀具上某位置点的最大振动速度幅值；A
t
、B
t
分别为直刃刀具在拟合方程中的待定系数；令矩形刀刃与三角形刀刃的接触面上振动大小、截面上的力等于三角端的对应量，以构建出振动模型，所述振动模型的表达式如下：式中，l
t
三角形刀刃的长度；l
h
为矩形刀刃的长度；m
t
为直刃刀具的宽度；n
t
为直刃刀具的厚度；h
t
为矩形刀刃侧面的面积，h
t
=l
h
*m
t
；α
t
为三角形刀刃的刀尖角；根据所述振动模型，获取所述二段式超声直刃刀在谐振状态下工作的谐振频率，获取所述二段式超声直刃刀在非谐振状态下工作的最大振幅位置。
[0011]可选地，更换对应尺寸规格的所述二段式超声直刃刀时，所述二段式超声直刃刀在进给方向上的振动速度分量满足下式：式中，v
tf
为二段式超声直刃刀进给方向的速度，ω为二段式超声直刃刀超声振动的角频率，t为时间，A
t
'为二段式超声直刃刀超声振动的振幅大小，v
feed
为二段式超声直刃刀的进给速度，为θ
t
为主轴偏角，α为三角形刀刃的刀尖角。
[0012]可选地，所述根据切削加工工艺条件，更换对应尺寸规格的所述二段式超声直刃刀，直至完成加工，包括：根据切削加工工艺条件，若需要更换超出磨损量的二段式超声直刃刀，将所述直刃刀具从所述刀座上拆下，并在所述刀座上安装同规格的所述直刃刀具；根据切削加工工艺条件，若需要进行切深加工时，将需要更换的二段式超声直刃刀整体拆下，选择新规格的二段式超声直刃刀整体安装于机床主轴上；其中，所述新规格的二段式超声直刃刀的矩形刀刃长度大于拆下的二段式超声直刃刀的矩形刀刃长度；根据切削加工工艺条件，若需要更换非谐振状态下工作的二段式超声直刃刀，将需要更换的二段式超声直刃刀整体拆下，将非谐振状态下工作的二段式超声直刃刀整体安装于机床主轴上。
[0013]本申请所能实现的有益效果如下：本申请将刀座与直刃刀具设计成可拆卸式，直刃刀具磨损过量后，可单独更换直刃刀具，从而避免了寿命较长的刀座随寿命短的刀具共同报废，可替换性强，且直刃刀具采用矩形刀刃与三角形刀刃一体连接的二段式设计，使得更换使用不同长度的直刃刀具时，仅改变矩形刀刃的长度即可，而三角形刀刃尺寸规格无需变化，因此不会导致刀尖角变化，则无需调整主轴偏角配合，同时矩形刀刃也可参与切削，从而可满足部分特殊工艺特征的加工需求。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0015]图1为现有常规直刃刀的结构示意图；图2为本申请的实施例中一种二段式超声直刃刀的结构示意图；图3为本申请的实施例中刀座的结构示意图；图4为本申请的实施例中一种二段式超声直刃刀与现有常规直刃刀的刀尖角变化对比图；图5为本申请的实施例中直刃刀具各尺寸参数的示意图；图6为本申请的实施例中一种二段式超声直刃刀工作时进给方向的振动速度分量的示意图；图7为本申请的实施例中一种二段式超声直刃刀最大振幅位置调整时的示意图。
[0016]附图标记：100
‑
刀座，110
‑
连接座，120
‑
连接块，121
‑
通孔，122
‑
螺纹孔，130
‑
紧固件，200
‑
直刃刀具，210
‑
矩形刀刃，211
‑
第二安装孔，220
‑
三角形刀刃。
[0017]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0018]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0019]需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二段式超声直刃刀，其特征在于，包括刀座，所述刀座可拆卸连接有直刃刀具，所述直刃刀具包括与所述刀座可拆卸连接的矩形刀刃，所述矩形刀刃连接有三角形刀刃。2.如权利要求1所述的一种二段式超声直刃刀，其特征在于，所述刀座包括连接座，所述连接座一端连接有两个连接块，所述连接块上均开设有第一安装孔，所述矩形刀刃上开设有与所述第一安装孔匹配的第二安装孔，所述第一安装孔和所述第二安装孔之间穿设有紧固件。3.如权利要求2所述的一种二段式超声直刃刀，其特征在于，所述第一安装孔包括至少一个通孔和至少一个螺纹孔，且两所述连接块上的所述通孔与所述螺纹孔位置相反，所述紧固件为螺钉。4.如权利要求2或3所述的一种二段式超声直刃刀，其特征在于，两所述连接块之间的间隙与所述矩形刀刃的厚度为过渡配合。5.一种加工方法，其特征在于，基于如权利要求1
‑
4中任一项所述的一种二段式超声直刃刀，包括以下步骤：构建振动模型，对所述二段式超声直刃刀进行参数优化；根据所述参数优化的结果，预制出多个具有不同长度矩形刀刃的二段式超声直刃刀；根据切削加工工艺条件，选择对应尺寸规格的所述二段式超声直刃刀安装在机床主轴上，开启加工；根据切削加工工艺条件，更换对应尺寸规格的所述二段式超声直刃刀，直至完成加工。6.如权利要求5所述的一种加工方法，其特征在于，所述构建振动模型，对所述二段式超声直刃刀进行参数优化，包括：构建振速方程如下：式中，v
t
（z
t
）表示直刃刀具上距离假想刀尖点第z
t
个波长处截面上的最大振动速度幅值，其中，z
t
=kx
t
，k为只与振动频率有关的波数，x
t
为假想的三角形刀刃的长度；v
ti
表示直刃刀具上某位置点的最大振动速度幅值；A
t
、B
t
分别为直刃刀具在拟合方程中的待定系数；令矩形刀刃与三角形刀刃的接触面上振动大小、...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁信满，马恪，龚清洪，周进，陈杰，胡智钦，侯珺森，罗潘，胡立，王志超，刘中和，王建芳，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：