【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超声加工设备，具体涉及的是一种纵扭超声振动铣削装置。
技术介绍
1、随着制造业的快速发展，航空航天领域、轨道交通领域以及汽车制造领域对精密零部件的制造效率和服役性能提出了更高的要求，传统的铣削加工技术已经不能满足材料更特殊以及结构更复杂的零部件加工要求。传统铣削加工技术是通过铣削刀具与被加工零件之间的挤压和相对运动实现被加工零件材料的去除，加工过程存在加工温度高、切削力大等现象，进而使已加工表面力学和显微特性发生变化导致服役性能不达标等问题。
2、纵扭超声振动铣削加工属于典型的特种加工技术，采用纵扭超声振动铣削技术在加工过程中便可实现刀具与被加工零件之间周期性的接触与分离，能够有效降低切削力与切削温度，既延长了刀具的使用寿命，又提高了加工效率和改善已加工表面质量，对实现难加工材料的高效先进制造具有重要的意义。
3、传统的单一纵向超声振动加工能够部分解决切削加工过程中温度过高的问题，但在铣削刀具高频振动过程中，刀具与被加工表面会产生强烈的挤压摩擦现象，严重加剧了刀具的磨损，进而缩短刀具的使用寿命并且对已加工表面质量产生不利影响。除此之外，在铣削加工过程中主轴旋转会产生振动，纵扭超声辅助条件下刀具与工件进行周期性接触与分离亦产生幅度明显的相对振动，振动对加工过程中铣削力的测量精度也产生影响，而且对已加工表面质量均产生一定程度的负面影响。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种纵扭超声振动铣削装置。
2、
3、所述超声换能器包括铜片、压电陶瓷块和保持架，保持架的心部设置支撑轴，相同数量的若干铜片和若干压电陶瓷块依次交错层叠安装于支撑轴上，并且第一块铜片设置于保持架的底部，铜片的轴线、压电陶瓷块的轴线以及保持架的轴线共线；所述压电陶瓷块采用锆钛酸压电陶瓷材料，该压电陶瓷材料在较大的温度范围内性能比较稳定，作为换能器材料其压电效应十分显著，且具有低的机械能损耗和介电损耗；
4、所述一级超声变幅杆的隔振圆盘与二级超声变幅杆的隔振圆盘通过铆钉固定连接，并且两侧隔振圆盘的端面之间设置薄膜电阻压力传感器；贯穿一级超声变幅杆的心部与二级超声变幅杆的心部设置轴孔，所述支撑轴的下端延伸至轴孔中，保持架将交错层叠设置的铜片和压电陶瓷块压紧于一级超声变幅杆的尾部；所述一级超声变幅杆的外壁上均布若干一级斜槽，一级斜槽倾斜于一级超声变幅杆的轴线设置；所述二级超声变幅杆的外壁上均布若干二级斜槽，二级斜槽倾斜于二级超声变幅杆的轴线设置；
5、所述刀具夹持机构包括外壳、端盖、夹头、夹头拉环、螺纹适配器、螺栓顶杆和固定环，所述外壳可拆卸地设置于二级超声变幅杆的下方，端盖可拆卸地安装于外壳的下端面位置处，外壳的空腔与所述轴孔连通，外壳空腔内的上部固定设置固定环，螺栓顶杆竖直向下固定安装在固定环上，螺纹适配器可拆卸地套装在螺栓顶杆上，夹头拉环可拆卸地安装于螺纹适配器上，夹头可拆卸地安装于夹头拉环上，铣刀竖直向下设置，铣刀的上端贯穿端盖与夹头可拆卸地连接。
6、进一步地，所述一级超声变幅杆与二级超声变幅杆直径的大小关系满足以下关系：
7、
8、其中，d1为一级超声变幅杆的直径，d2为二级超声变幅杆的直径。
9、进一步地，所述一级超声变幅杆的隔振圆盘与二级超声变幅杆的隔振圆盘接触的端面上分别向内设置凹槽，薄膜电阻压力传感器骑缝安装于凹槽中。
10、进一步地，所述隔振圆盘的外缘为自由端，隔振圆盘的频率方程满足以下关系：
11、u1*(k2/3·r0)＝u2*(k2/3·r0)；
12、其中，s＝k2/3·r；
13、k＝ω/c，ω为圆频率，ω＝2πf，f为超声波振动频率；c为超声变幅杆中超声波的速度；
14、u1为一阶欧拉函数，u2为二阶欧拉函数，u1’为一阶欧拉函数的一阶导数，u2’为二阶欧拉函数的一阶导数；
15、r0为隔振圆盘的内圆半径，r0为隔振圆盘的外圆半径。
16、进一步地，所述一级斜槽与二级斜槽的截面形状、数量和深度均相同。
17、进一步地，所述一级斜槽与二级斜槽的截面形状均为圆弧形状。
18、进一步地，所述支撑轴下端的外壁上设置外螺纹，所述轴孔的内壁上设置内螺纹，支撑轴与轴孔螺纹连接，即超声换能器与一级超声变幅杆通过内外螺纹配合连接。
19、进一步地，所述二级超声变幅杆外壁的下部设置外螺纹，外壳内壁的上部设置内螺纹，二级超声变幅杆与外壳通过内外螺纹配合连接。
20、进一步地，所述保持架的外壁上沿圆周方向平行设置若干通槽，使保持架侧壁为镂空状态。
21、本专利技术的有益效果在于：一级超声变幅杆和二级超声变幅杆通过隔振圆盘连接能够有效降低机床主轴振动和试件振动对纵扭超声铣削的干涉，以有效增强能量的转化效率，降低切削力；在此基础上，薄膜电阻压力传感器能够提高铣削加工正压力的测量结果。
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1.一种纵扭超声振动铣削装置，它包括超声换能器、超声变幅杆、刀具夹持机构和铣刀(17)，所述超声变幅杆包括一级超声变幅杆(4)和二级超声变幅杆(8)，其特征在于：所述超声换能器、一级超声变幅杆(4)、二级超声变幅杆(8)和刀具夹持机构由上至下依次同轴设置；
2.根据权利要求1所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述一级超声变幅杆(4)与二级超声变幅杆(8)直径的大小关系满足以下关系：
3.根据权利要求1所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述一级超声变幅杆(4)的隔振圆盘与二级超声变幅杆(8)的隔振圆盘接触的端面上分别向内设置凹槽，薄膜电阻压力传感器(6)骑缝安装于凹槽中。
4.根据权利要求1或3所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述隔振圆盘的外缘为自由端，隔振圆盘的频率方程满足以下关系：
5.根据权利要求1所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述一级斜槽(5)与二级斜槽(9)的截面形状、数量和深度均相同。
6.根据权利要求1或5所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述一级斜槽(
7.根据权利要求1所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述支撑轴下端的外壁上设置外螺纹，所述轴孔的内壁上设置内螺纹，支撑轴与轴孔螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述二级超声变幅杆(8)外壁的下部设置外螺纹，外壳(15)内壁的上部设置内螺纹，二级超声变幅杆(8)与外壳(15)通过内外螺纹配合连接。
9.根据权利要求1所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述保持架(1)的外壁上沿圆周方向平行设置若干通槽。
...【技术特征摘要】
1.一种纵扭超声振动铣削装置，它包括超声换能器、超声变幅杆、刀具夹持机构和铣刀(17)，所述超声变幅杆包括一级超声变幅杆(4)和二级超声变幅杆(8)，其特征在于：所述超声换能器、一级超声变幅杆(4)、二级超声变幅杆(8)和刀具夹持机构由上至下依次同轴设置；
2.根据权利要求1所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述一级超声变幅杆(4)与二级超声变幅杆(8)直径的大小关系满足以下关系：
3.根据权利要求1所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述一级超声变幅杆(4)的隔振圆盘与二级超声变幅杆(8)的隔振圆盘接触的端面上分别向内设置凹槽，薄膜电阻压力传感器(6)骑缝安装于凹槽中。
4.根据权利要求1或3所述的一种纵扭超声振动铣削装置，其特征在于：所述隔振圆盘的外缘为自由端，隔振圆盘的频率方程满足以下关系：
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