通用机床超声振动工具头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种通用机床超声振动工具头，包括标准刀柄及标准刀柄一端固定连接的换能体，换能体包括沿轴向顺次紧密接触配合的变幅杆、压电陶瓷片和后压板，标准刀柄的圆周上设置有两个相互绝缘的环形电极，两环形电极与换能器的正、负极对应导电连接，标准刀柄上安装有轴承，轴承外设有外壳，外壳上设置有与所述环形电极对应导电配合的电刷，所述变幅杆与压板之间设有预紧螺杆，预紧螺杆将压电陶瓷片、后压板与变幅杆大端面紧密连接。该通用机床超声振动工具头的换能体是通过有线的方式与外在的超声波发生电路相连的，采用有线的方式连接可以增强该工具头的抗电磁干扰能力，提高了该工具头工作时的稳定性和可靠性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种通用机床超声振动工具头，属于机械加工装备

技术介绍
随着科学技术的发展，在机械制造、航空航天工业和声学领域中，一些金属材料如 淬硬钢、不锈钢和一些脆、硬非金属材料如玻璃、陶瓷、花岗岩得到了广泛使用，这些材料用 传统的加工方法加工时，切削量小，刀具磨损严重，甚至无法加工。近年来，随着超声研究的 深入，出现了超声振动加工技术。超声振动加工技术是利用超声换能器，将高频电信号转变 为高频的机械振动，经变幅杆放大后施加在加工工具或加工工件上，使工具或工件沿一定 方向振动，从而实现难加工材料的加工，如钻孔，切削、磨削等。中国专利ZL200720032813. 4 公开了一种通用机床超声波钻铣头。该钻铣头包含安装柄、超声换能体和专用刃具，安装柄 与超声换能体连为一体，安装柄用于安装在机床主轴的主轴孔中，在超声换能体外还包含 一超声波发射环，超声波发射环通过其外壳上的安装支架固定在机床法兰盘上；超声波发 射环与外在的超声波发生器电连接后向外以无线的方式发射电磁波；在超声换能体内封装 有由感应接收圈、匹配电容和匹配电感组成的电磁波接收电路和超声换能器；超声换能器 的引线与上述电磁波接收电路连接；超声换能体与超声波发射环之间以无线的方式传递超 声电磁波；变幅杆和刀具固定连接形成专用刃具，变幅杆与超声换能器机械固定连接。该钻 铣头可以用来对难加工材料进行加工，但是，由于其超声部分采用的是无线传输的方式，容 易受到外界电磁波的干扰，导致工作时稳定性及可靠性较差。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种通用机床超声振动工具头，用以解决现有通用机床 超声波钻铣头采用无线的方式进行超声波的传播，容易受到外界电磁波的干扰而致使工作 稳定性及可靠性差的问题。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种通用机床超声振动工具头， 包括标准刀柄及标准刀柄一端固定连接的用于将超声波转化成机械振动的换能体，所述换 能体包括沿轴向顺次紧密接触配合的变幅杆、压电陶瓷片和后压板，所述标准刀柄的圆周 上设置有两个相互绝缘的环形电极，两环形电极与换能器的正、负极对应导电连接，所述标 准刀柄上安装有轴承，轴承外设有外壳，该外壳上设置有与所述环形电极对应导电配合的 电刷，所述变幅杆与压板之间设有预紧螺杆，预紧螺杆将压电陶瓷片、后压板与变幅杆大端 面紧密连接。所述的预紧螺杆、变幅杆和标准刀柄的中部均设有沿轴线方向的通孔，所述标准 刀柄、预紧螺杆与变幅杆上的通孔密封连通为冷却液流通通道。所述变幅杆的外侧安装有密封水套，所述变幅杆上设置有冷却液流通通道，该冷 却液流通通道的进液口位于变幅杆的侧壁上，所述水套的侧壁上设置有与进液口连通的冷 却液输送通道，所述水套与变幅杆之间安装有密封环，所述水套与外壳固定连接。所述换能器为夹心式压电陶瓷换能器，振动方向为轴线方向或圆周方向，振动的 节面位置位于变幅杆的大端面上。本技术通用机床超声振动工具头的换能体是通过有线的方式与外在的超声 波发生电路相连的。采用有线的方式连接可以增强该工具头的抗电磁干扰能力，提高了该 工具头工作时的稳定性和可靠性。变幅杆中设置有供冷却液流通的通道，冷却液的出口位于变幅杆的端部，工作时， 冷却液从变幅杆的端部流出，直接作用到加工工作位置处，冷却效果好，同时，也便于将切 屑从加工部位迅速有效的排出，特别是对深小孔的加工是很有益的。附图说明图1是本技术通用机床超声振动工具头冷却方式1的结构示意图；图2是本技术通用机床超声振动工具头冷却方式2的结构示意图；图3是本技术通用机床超声振动工具头安装于机床主轴上的结构示意图。具体实施方式图1所示为本技术通用机床超声振动工具头的冷却方式1的结构图，包括标 准刀柄1，该标准刀柄1可采用标准莫氏刀柄(如莫氏3号、4号刀柄等)、数控刀柄(如 BT30、BT40、BT50刀柄等)、或其他标准刀柄的柄部，这样可以很方便的将该工具头安装到 普通机床或数控机床主轴的刀具安装孔内。在标准刀柄1的下端通过螺栓固定安装有一个 具有中心通孔的变幅杆17，该变幅杆17以周面和端面与标准刀柄1对应配合，这样保证了 变幅杆17与标准刀柄1的同轴度。在变幅杆17的上方依次设置有压电陶瓷15和压板11， 压板11与变幅杆17之间螺接有具有中心通孔的预紧螺杆16，该预紧螺杆16将压电陶瓷15 和压板11固定于变幅杆17的端面上，同时，预紧螺杆16也为压电陶瓷15提供一定的预紧 力，压电陶瓷15可根据功率的需要设置至少一对。标准刀柄1的圆周上固定安装有两个环 形铜电极5、10，两环形铜电极5、10之间设置有绝缘环9来保证两环形铜电极5、10之间的 绝缘，该绝缘环9与螺接于标准刀柄上的锁紧螺母3顶压配合。其中一个环形铜电极与压电 陶瓷的正极导电连接，另一个环形铜电极与压电陶瓷的负极导电连接。标准刀柄1的外侧 套装有工作时与机床的固定部件相固连的绝缘外壳4，该绝缘外壳4与标准刀柄1通过轴承 12转动配合。绝缘外壳4由上壳体和下壳体组成，上壳体内安装有石墨电刷6，石墨电刷6 分别与对应的环形铜电极接触配合，在上壳体与石墨电刷之间压装有弹簧7，该弹簧7用来 保证石墨电刷6与环形铜电极接触的可靠性。在绝缘外壳4上还设置有与石墨电刷导电连 接的快换插头8，通过该插头可以很方便的与外在的超声波发生器实现连接。预紧螺杆16 的上端与标准刀柄的中心孔之间密封连接有一段耐压软管2，这样，冷却液可以从标准刀柄 的中心通孔经耐压软管2、预紧螺杆的中心通孔及变幅杆的中心通孔流到变幅杆的前端，到 达工件加工位置，实现超声振动加工的内冷却和润滑，并有利于排屑。图2所示为本技术通用机床超声振动工具头的冷却方式2的结构示意图，其 与实施例1的不同之处在于，预紧螺杆为实心螺杆。在变幅杆的中部插装有一个与绝缘外 壳固定连接的水套18，该水套18与变幅杆之间通过上下设置的两个0型圈20密封配合。 变幅杆内设置有十字交叉连通的冷却液流通通道，其中位于变幅杆侧壁上的孔口为该冷却液流通通道的进液口，水套18的侧壁内设置有与进液口间歇连通的冷却液输送通道。冷却 液输送通道的外端口处连接有管接头19。工作时，冷却液从管接头19进入冷却液输送通 道，然后经进液口流入冷却液流通通道并最终从变幅杆的端部流出到达加工位置处。 图3所示，本技术通用机床超声振动工具头安装于机床主轴上的工作状态， 标准刀柄的柄部插于机床的主轴孔内，机床的拉钉21拉紧标准刀柄，使该工具头固定到机 床主轴22上。变幅杆的下端通过锁紧螺母23固定安装标准卡头，卡头内用于安装加工刀 具24。权利要求一种通用机床超声振动工具头，包括标准刀柄及标准刀柄一端固定连接的用于将超声波转化成机械振动的换能体，所述换能体包括沿轴向顺次紧密接触配合的变幅杆、压电陶瓷片和后压板，其特征在于所述标准刀柄的圆周上设置有两个相互绝缘的环形电极，两环形电极与换能器的正、负极对应导电连接，所述标准刀柄上安装有轴承，轴承外设有外壳，该外壳上设置有与所述环形电极对应导电配合的电刷，所述变幅杆与压板之间设有预紧螺杆，预紧螺杆将压电陶瓷片、后压板与变幅杆大端面紧密连接。2.根据权利要求1所述的通用机床超声振动工具头，其特征在于所述的预紧螺杆、变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用机床超声振动工具头，包括标准刀柄及标准刀柄一端固定连接的用于将超声波转化成机械振动的换能体，所述换能体包括沿轴向顺次紧密接触配合的变幅杆、压电陶瓷片和后压板，其特征在于：所述标准刀柄的圆周上设置有两个相互绝缘的环形电极，两环形电极与换能器的正、负极对应导电连接，所述标准刀柄上安装有轴承，轴承外设有外壳，该外壳上设置有与所述环形电极对应导电配合的电刷，所述变幅杆与压板之间设有预紧螺杆，预紧螺杆将压电陶瓷片、后压板与变幅杆大端面紧密连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏冰阳，陶晓明，杨建军，
申请(专利权)人：魏冰阳，陶晓明，杨建军，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]