[實用新型]一種通用型超聲輔助內沖液電火花銑削工具頭

有效

• 申請號: 201420225444.0
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN203863168U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 張敏;張勤河
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23H7/38
• 分類號: B23H7/38
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 張汝瑜

技術領域

本實用新型涉及機械領域，具體地涉及一種通用型超聲輔助內沖液電火花銑削工具頭。

背景技術

超聲振動本質上是一種小位移、高頻率，通常是幾微米到幾百微米、20KHz以上的機械振動，因其具有空化、懸浮、反射、折射、傳遞能量與信號等特性受到廣泛應用。在電火花加工領域，給工件或者工具疊加超聲振動進行電火花加工在微細電火花加工領域方面已經取得了較好的效果，證明了超聲振動，有助于提升微細電火花加工的放電頻率，改善放電條件，促進電蝕產物的排出，最終提升了加工效果與效率；在普通電火花加工方面，超聲振動由于位移較小，對充放電產生的拉弧作用不大，但在提升表面粗糙度、改善電蝕產物的排出等方面具有積極的影響。

另一方面，電火花銑削加工技術是20世紀90年代出現的新型成形電火花加工技術。這一加工技術所使用的工具電極通常為簡單棒狀或管狀，工具電極在控制系統的作用下相對工件做成形運動，可以加工出所需形狀的工件。電火花銑削加工技術可以實現傳統成形電火花加工的目的，節省了成形工具電極設計和制造的時間與成本，是一種加工柔性極高的電火花加工技術。

為了進一步提升電火花銑削加工技術的效果與速度，超聲輔助電火花銑削加工技術被提出和研究，但適宜超聲輔助電火花銑削、帶有內沖液功能的主軸頭一直未能商品化。山東大學蘇樹朋在其博士學位論文《基于氣體介質的電火花銑削加工技術及機理研究》中公開了一種超聲輔助電火花銑削主軸頭，如附圖5所示，包括主軸支撐系統、工具電極旋轉系統、超聲振動裝置和介質輸入系統，其中主軸支撐系統主要由內主軸17、外主軸18、角接觸軸承A12和角接觸軸承B19組成；工具電極旋轉系統主要由內主軸17經同步帶輪20通過同步帶與直流調速電極連接，實現主軸的高速旋轉；超聲振動裝置主要由壓電陶瓷換能器10、變幅桿5、前配塊7和后配塊11組成；介質輸入系統主要由介質輸入管1、管接頭2、套筒6和O形密封圈3組成。該超聲輔助電火花銑削主軸頭可以實現電極的通液、通氣，但是存在以下問題：一是，超聲變幅桿僅依靠法蘭盤定位，同軸度難以保證；二是，變幅桿側面與中心開孔，通過上下兩個橡膠密封圈插入一個空腔，空腔靜止而變幅桿轉動，空腔中通入壓力氣體或液體流經變幅桿的側面與中心孔，最終從工具電極中流出，橡膠圈對變幅桿的摩擦阻力大，導致整個系統轉速較低；三是，工具電極通過螺紋連接在變幅桿底端，需要專門制備工具電極。

發明內容

本實用新型的目的在于解決上述技術問題，提供一種同軸度高、旋轉速度高、結構簡單的通用型超聲輔助內沖液電火花銑削工具頭。

本實用新型的技術方案是：一種通用型超聲輔助內沖液電火花銑削工具頭，包括超聲振動部分，還包括刀柄和刀桿，所述刀柄固連有內套，內套固連有變幅桿，變幅桿底端設有刀桿，刀桿上安裝有電極，刀柄、變幅桿、刀桿的軸線重合，內套外部設有外套，外套延伸至變幅桿中段，外套與變幅桿之間形成有空腔Ⅲ，空腔Ⅲ的端部設有機械水封，變幅桿內部設有放電介質流通通道。

通過在變幅桿的前端設置刀柄和內套，在變幅桿的底端設置刀桿，并使刀柄、變幅桿和刀桿的軸線重合，即使變幅桿的旋轉中心與刀柄和刀桿的中心重合，同軸度高；在外套與變幅桿之間設置空腔Ⅲ并在空腔Ⅲ的端部設置機械水封，能夠降低對變幅桿的摩擦阻力，提高變幅桿的旋轉速度；同時，在變幅桿內部設置有放電介質流通通道，能夠實現電極的通液。

優選地，所述刀桿上設有安裝孔，安裝孔內設有防漏橡膠圈，電極通過夾頭和壓帽固定在安裝孔內，變幅桿中段內部設有水平方向的通孔，通孔中部與延伸至安裝孔的盲孔相通，所述通孔和盲孔組成放電介質流通通道。

優選地，所述機械水封是陶瓷石墨機械水封，陶瓷石墨機械水封包括設有橡膠內套的石墨部分和設有碳化硅的陶瓷部分，石墨部分分別設在變幅桿頂部和變幅桿3/4超聲波波長位置處，陶瓷部分分別設在空腔Ⅲ的上端部和下端部。

優選地，所述超聲振動部分包括后配塊、換能器和變幅桿，后配塊和換能器設在內套內部的空腔內，后配塊、換能器和變幅桿通過螺栓固連，內套外表面設有導電環，導電環通過導線與換能器和變幅桿相連，外套上設有碳刷，碳刷與導電環相連。

更進一步地，所述后配塊的長度是超聲波波長的1/4，變幅桿的長度是超聲波半波長的整數倍。

優選地，所述外套外側四個不同位置處分別設有碳刷，每個位置處設置碳刷的數量是三組，碳刷與超聲電路和電火花電路連接，碳刷內部設有高導電率石墨，碳刷外部設有絕緣殼體。

更進一步地，所述換能器是壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷共有六片，其中四片通過導線與導電環相連。