[實(shí)用新型]超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720115929.4
• 申請(qǐng)日: 2007-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN201020638Y
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左洪波;楊鑫宏;張明福;姚泰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工大奧瑞德光電技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B24B1/04
• 分類號(hào): B24B1/04
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 祖玉清

一、技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及的是一種切削加工裝置，具體地說是一種超聲振動(dòng)與磨削相結(jié)合的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具。

二、背景技術(shù)

碳化硅、藍(lán)寶石等硬脆材料在航空航天、電子、光學(xué)以及民用等諸多領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用。但是由于這類材料的硬度高、脆性大，加工非常困難，傳統(tǒng)的加工方法加工效率低，質(zhì)量差，成本高，限制了這些材料的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，人們尋求采用特種加工方法加工上述硬脆材料。特種加工主要包括電火花加工、電解加工、激光加工、超聲加工及其復(fù)合加工技術(shù)等。其中電火花加工和電解加工都是依靠工件導(dǎo)電性對(duì)工件進(jìn)行加工的，不適合于加工碳化硅、藍(lán)寶石等不導(dǎo)電的硬脆材料。而激光加工硬脆材料時(shí)，由于加工過程的基礎(chǔ)是熱能，不能避免熱損傷或微裂紋的發(fā)生，因而也不可行。超聲加工不依靠工件的導(dǎo)電性，且是非熱加工過程，不受工件的電、化學(xué)特性影響，尤其適合于超硬材料的加工。但是，單一的超聲加工方法加工效率低，生產(chǎn)周期長，不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。

三、發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以提高加工效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，能夠在普通鉆床或數(shù)控機(jī)床上安裝使用的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：它包括與數(shù)控機(jī)床或鉆床的刀柄相配合的連接件，連接件上安裝有主軸，主軸上安裝有換能器，換能器與變幅桿相連，刀具安裝在變幅桿上；換能器還通過碳刷與超聲波發(fā)生器相連。

本實(shí)用新型還可以包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1、它還包括內(nèi)部冷卻液通道。

2、主軸、換能器、變幅桿外罩有外殼。

3、所述的刀具端面沿與直徑成0-60°方向開4-12個(gè)凹槽，凹槽寬2-5mm，深2-10mm。

3、所述的連接件是與7∶24刀柄相配合的連接件。

4、所述的連接件是與彈簧夾頭刀柄相配合的連接件。

本實(shí)用新型中連接件用于將超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具和數(shù)控機(jī)床或鉆床的刀柄連接，可以根據(jù)不同的刀柄制作不同的連接件。該結(jié)構(gòu)可以作為一種機(jī)床附件，能夠隨時(shí)拆卸，機(jī)床可以在超聲振動(dòng)磨削加工和普通加工之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，做到一機(jī)多用，節(jié)省了成本，符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念。

換能器通過碳刷與超聲波發(fā)生器相連。超聲波發(fā)生器接通電源后，產(chǎn)生有一定功率輸出的超聲頻電振蕩，通過換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為17-23kHz的超聲機(jī)械振動(dòng)，此時(shí)振幅一般很小，一般不超過0.005-0.01mm，不能用于超聲振動(dòng)磨削加工，必須通過變幅桿將振幅擴(kuò)大，使安裝在變幅桿端部的刀具振幅增大到0.01-0.1mm。

鑒于內(nèi)冷方式冷卻和排屑效果都比較好，因此在超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具中引入了內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，加工時(shí)，內(nèi)冷與外冷同時(shí)打開，可以增強(qiáng)冷卻和排屑效果。

刀具可采用電鍍或金屬結(jié)合劑燒結(jié)的中空金鋼石刀具，電鍍金鋼石刀具的加工效率比金屬結(jié)合劑金鋼石刀具高，但是成本比較高。為了提高金屬結(jié)合劑金鋼石刀具的加工效率，將刀具端面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，即將金鋼石刀具端面沿與直徑成0-60°方向開4-12個(gè)凹槽，槽寬2-5mm，深2-10mm。其作用是當(dāng)鉆孔時(shí)可提高冷卻和排屑效果，增大容屑空間，一次進(jìn)刀可加工較大深度，減少刀具回退次數(shù)，還可以減輕刀具磨損，提高加工效率，降低成本；當(dāng)磨削平面時(shí)，同樣可提高冷卻和排屑效果，減輕刀具磨損，降低成本。另外，由于引入了超聲振動(dòng)，金剛石刀具不易堵塞，大大提高了刀具的連續(xù)使用時(shí)間，提高了加工效率。金鋼石刀具上的金鋼石磨料粒度為80-230#，刀具內(nèi)徑為20-140mm、長度為50-150mm、壁厚為0.6-5mm。

本實(shí)用新型的積極效果：

1.可以方便地安裝在數(shù)控機(jī)床或鉆床的刀柄上，非常適合于碳化硅、藍(lán)寶石等硬脆材料的加工。

2.引入內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，加工時(shí)，內(nèi)冷和外冷結(jié)合使用，并通過對(duì)金鋼石刀具端面的特殊設(shè)計(jì)，大大提高了冷卻和排屑效果。

3.將超聲加工和磨削加工結(jié)合起來，加工效率高(比普通磨削方法效率約提高5倍)、表面質(zhì)量好(表面粗糙度可達(dá)R_a0.05-0.5μm)、加工表面損傷和殘余應(yīng)力都較小、刀具損耗小、成本低。

因此本實(shí)用新型具有廣闊的應(yīng)用前景，能夠創(chuàng)造出明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

四、附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的刀具端面形狀圖；

圖3為本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的刀具端面圖。

五、具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型作更詳細(xì)的描述：