一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄制造技术

一种侧向激励的超声椭圆振动铣削刀柄，它包括导电滑环、BT50刀柄、四组Ⅰ型陶瓷堆即AⅠ型陶瓷堆、BⅠ型陶瓷堆、CⅠ型陶瓷堆、DⅠ型陶瓷堆、四组Ⅱ型陶瓷堆即AⅡ型陶瓷堆、BⅡ型陶瓷堆、CⅡ型陶瓷堆、DⅡ型陶瓷堆、三个Ⅰ-1型尼龙保护块即AⅠ-1型尼龙保护块、BⅠ-1型尼龙保护块、CⅠ-1型尼龙保护块、一个Ⅰ-2型尼龙保护块、三个Ⅱ-1型尼龙保护块即AⅡ-1型尼龙保护块、BⅡ-1型尼龙保护块、CⅡ-1型尼龙保护块、一个Ⅱ-2型尼龙保护块、垫片、M14螺钉、变幅杆和锥形压套；它是一种安装于普通铣削设备的超声刀柄，对多种材料实现超声椭圆振动铣削加工，发挥超声椭圆振动加工的优良特性，提高零件的加工质量。

【技术实现步骤摘要】
一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄
本专利技术涉及一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄，它可安装于传统铣削设备上，对材料实现超声椭圆振动铣削加工。属于超声振动铣削

技术介绍
经大量理论及实验研究表明，超声振动切削技术具有显著降低切削力、显著改善加工精度及表面质量、减缓刀具磨损提高刀具耐用度、抑制颤振、降低零件表面残余应力等一系列优良特性。超声振动铣削技术属于先进加工制造技术，多应用于航空航天制造领域。超声振动铣削技术应用于钛合金弱刚性整体结构件的铣削加工，可以提高零件的整体加工效率，减小刀具、零件的让刀变形，提高零件的形位精度，抑制颤振的产生，改善零件的表面质量，延长刀具寿命等；对于复合材料的铣削加工，如蜂窝材料、树脂基碳纤维复合材料等，超声振动铣削技术可以减少材料分层、撕裂、起毛等加工缺陷的产生，改善零件的加工质量，提高零件的使用性能；针对特种玻璃、陶瓷等脆硬材料的超声铣削加工，可以显著减小切削力、提高表面加工质量、延长刀具寿命等。现有超声振动铣削设备均为大型专用铣削加工机床，虽然在复合材料、陶瓷、玻璃等材料的铣削加工中取得了一定的加工效果，但当前的超声铣削机床产品存在以下缺点与不足：(1)刀具振动形式单一，现有的超声机床或超声装置均为轴向的单一振动，超声振动加工的优良特性没有完全发挥出来；(2)设备加工对象单一，当前的超声振动铣削机床主要针对陶瓷、玻璃等脆硬材料的加工，对于难加工金属材料的加工能力有限；(3)专用超声振动加工设备购置、维护费用高昂，但应用范围有限，性价比低；
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄，它是一种小型化的、可安装于常用普通铣削设备的超声刀柄，以提升普通铣削机床的加工能力及加工范围，对多种材料实现超声椭圆振动铣削加工，充分发挥超声椭圆振动加工的优良特性，提高零件的加工质量。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：本专利技术一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄，它包括导电滑环1、BT50刀柄2、四组Ⅰ型陶瓷堆(Ⅰ型陶瓷堆A3、Ⅰ型陶瓷堆B13、Ⅰ型陶瓷堆C14、Ⅰ型陶瓷堆D15)、四组Ⅱ型陶瓷堆(Ⅱ型陶瓷堆A4、Ⅱ型陶瓷堆B16、Ⅱ型陶瓷堆C17、Ⅱ型陶瓷堆D18)、三个Ⅰ-1型尼龙保护块(Ⅰ-1型尼龙保护块A5、Ⅰ-1型尼龙保护块B19、Ⅰ-1型尼龙保护块C20)、一个Ⅰ-2型尼龙保护块6、三个Ⅱ-1型尼龙保护块(Ⅱ-1型尼龙保护块A7、Ⅱ-1型尼龙保护块B21、Ⅱ-1型尼龙保护块C22)、一个Ⅱ-2型尼龙保护块8、垫片9、M14螺钉10、变幅杆11、锥形压套12。它们之间的位置连接关系是：变幅杆11与锥形压套12通过中部的定位圆柱台阶同轴布置，Ⅰ型陶瓷堆A3、Ⅰ型陶瓷堆B13、Ⅰ型陶瓷堆C14、Ⅰ型陶瓷堆D15及Ⅱ型陶瓷堆A4、Ⅱ型陶瓷堆B16、Ⅱ型陶瓷堆C17、Ⅱ型陶瓷堆D18分别置于变幅杆11与锥形压套12之间，并通过环氧树脂胶粘结连接，Ⅰ-1型尼龙保护块A5、Ⅰ-1型尼龙保护块B19、Ⅰ-1型尼龙保护块C20及Ⅰ-2型尼龙保护块6置于锥形压套12的小端的间隙内，Ⅱ-1型尼龙保护块A7、Ⅱ-1型尼龙保护块B21、Ⅱ-1型尼龙保护块C22及Ⅱ-2型尼龙保护块22置于锥形压套12的大端的间隙内，保护块与相邻零件11、12间亦采用环氧树脂胶粘结连接，上述零部件置于BT50刀柄的内腔内，通过刀柄后端的M14螺钉10、垫片9将其连接成整体，导电滑环1位于BT50刀柄的前端，通过螺纹连接。所述导电滑环是中部设有圆孔且有供电输入、输出端口的圆盘形市购件，其功能是给高速旋转中的高声刀柄提供激励电压；所述BT50刀柄是中部设有空腔、一端带锥柄另一端带台肩的筒形市购件，其功能有二，一是用于与机床主轴定心连接，二是容纳产生超声振动的装置；所述Ⅰ型陶瓷堆是由铜电极片及压电陶瓷交替相叠并粘接在一起的构件，其功能是作为超声振动源激励其他相应零部件产生超声振动；所述Ⅱ型陶瓷堆是由铜电极片及压电陶瓷交替相叠并粘接在一起的构件，其功能是作为超声振动源激励其他相应零部件产生超声振动；所述Ⅰ-1型尼龙保护块是带弧面的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电；所述Ⅰ-2型尼龙保护块是设有圆孔且带弧形的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电，中部通孔用于穿送导线；所述Ⅱ-1型尼龙保护块是带弧面的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电；所述Ⅱ-2型尼龙保护块是设有圆孔且带弧形的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电，中部通孔用于穿送导线；所述垫片及M14螺钉是市购标准件，用于连接、拉紧。所述变幅杆，圆柱端用于装夹铣刀、其中部和另一端呈八面体状，与八组陶瓷堆相连，其功能是对陶瓷堆产生的超声振动进行放大并将振动传递给铣刀；所述锥形压套是两端各有四个均布压块、外形整体呈锥形的零件，其功能是对置于其内侧平面的陶瓷堆施加压紧力且与BT50刀柄连接。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术采用二维椭圆振动的超声振动形式与铣削工艺相结合，相较于一维轴向振动的形式更适合于铣削加工，可以更为充分的发挥超声振动加工所具有的特性，以获得更为优良的加工质量。2、本专利技术采用侧向激励的方式，实现铣刀的超声椭圆振动的同时，保证刀柄具有良好的刚性。换能器变幅杆完全通过陶瓷堆的支撑连接与其他零部件构成整体，支撑点即为激振点，具有振幅大、效率高的优点，且充分利用陶瓷材料抗压性能强、刚性高的特性，由陶瓷堆承受、传递铣削过程中产生的各向切削力，保证了刀柄整体的刚性满足铣削加工的需求。3、根据小角度锥面自锁的特性以及楔形夹紧原理，设计采用具有自锁外锥面的压紧套筒结构，来对陶瓷堆施加压紧力，使得超声刀柄整体具有布局合理、结构紧凑、体积小的特点，约和传统刀柄体积相同。4、该专利技术可应用于多数数控加工铣床，可以较低的成本实现普通数控机床的超声化，提升其加工能力，改善零件的加工质量，适应面广、性价比高。附图说明图1是本专利技术一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄的整体外观图。图2是本专利技术移除零件1和零件2后的内部结构图。图3本专利技术的结构分解图。图4是刀柄零件导电滑环1的外观图。图5是BT50刀柄2的外观图。图6是BT50刀柄2的剖视图。图7是Ⅰ型陶瓷堆A3的整体结构图。图8是Ⅰ型陶瓷堆A3的分解结构图。图9是Ⅱ型陶瓷堆4A的整体结构图。图10是Ⅱ型陶瓷堆4A的分解结构图。图11是Ⅰ-1型尼龙保护块A5的结构图。图12是Ⅰ-2型尼龙保护块A6的结构图。图13是Ⅱ-1型尼龙保护块A7的结构图。图14是Ⅱ-2型尼龙保护块A8的结构图。图15是垫片9。图16是M14螺钉10。图17是变幅杆11的结构图。图18是锥形压套12的结构图。图中符号说明如下：1、导电滑环；2、BT50刀柄；3、13、14、15、Ⅰ型陶瓷堆A、Ⅰ型陶瓷堆B、Ⅰ型陶瓷堆C、Ⅰ型陶瓷堆D；4、16、17、18、Ⅱ型陶瓷堆A、Ⅱ型陶瓷堆B、Ⅱ型陶瓷堆C、Ⅱ型陶瓷堆D；5、19、20，Ⅰ-1型尼龙保护块A、Ⅰ-1型尼龙保护块B、Ⅰ-1型尼龙保护块C；6、Ⅰ-2型尼龙保护块；7、21、22、Ⅱ-1型尼龙保护块A、Ⅱ-1型尼龙保护块B、Ⅱ-1型尼龙保护块C；8、Ⅱ-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄，其特征在于：它包括导电滑环(1)、BT50刀柄(2)、四组Ⅰ型陶瓷堆即AⅠ型陶瓷堆(3)、BⅠ型陶瓷堆(13)、CⅠ型陶瓷堆(14)、DⅠ型陶瓷堆(15)、四组Ⅱ型陶瓷堆即AⅡ型陶瓷堆(4)、BⅡ型陶瓷堆(16)、CⅡ型陶瓷堆(17)、DⅡ型陶瓷堆(18)、三个Ⅰ‑1型尼龙保护块即AⅠ‑1型尼龙保护块(5)、BⅠ‑1型尼龙保护块(19)、CⅠ‑1型尼龙保护块(20)、一个Ⅰ‑2型尼龙保护块(6)、三个Ⅱ‑1型尼龙保护块即AⅡ‑1型尼龙保护块(7)、BⅡ‑1型尼龙保护块(21)、CⅡ‑1型尼龙保护块(22)、一个Ⅱ‑2型尼龙保护块(8)、垫片(9)、M14螺钉(10)、变幅杆(11)和锥形压套(12)；变幅杆(11)与锥形压套(12)通过中部的定位圆柱台阶同轴布置，Ⅰ型陶瓷堆(3)、(13)、(14)、(15)及Ⅱ型陶瓷堆(4)、(16)、(17)、(18)分别置于变幅杆(11)与锥形压套(12)之间，并通过环氧树脂胶粘结连接，Ⅰ‑1型尼龙保护块(5)、(19)、(20)及Ⅰ‑2型尼龙保护块(6)置于锥形压套(12)的小端的间隙内，Ⅱ‑1型尼龙保护块(7)、(21)、(22)及Ⅱ‑2型尼龙保护块(22)置于锥形压套(12)的大端的间隙内，保护块与相邻零件(11)、(12)间亦采用环氧树脂胶粘结连接，上述零部件置于BT50刀柄的内腔内，通过刀柄后端的M14螺钉(10)、垫片(9)将其连接成整体，导电滑环(1)位于BT50刀柄的前端，通过螺纹连接；所述导电滑环是中部设有圆孔且有供电输入、输出端口的圆盘形件，其功能是给高速旋转中的高声刀柄提供激励电压；所述BT50刀柄是中部设有空腔、一端带锥柄另一端带台肩的筒形件，其功能有二，一是用于与机床主轴定心连接，二是容纳产生超声振动的装置；所述Ⅰ型陶瓷堆是由铜电极片及压电陶瓷交替相叠并粘接在一起的构件，其功能是作为超声振动源激励其他相应零部件产生超声振动；所述Ⅱ型陶瓷堆是由铜电极片及压电陶瓷交替相叠并粘接在一起的构件，其功能是作为超声振动源激励其他相应零部件产生超声振动；所述Ⅰ‑1型尼龙保护块是带弧面的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电；所述Ⅰ‑2型尼龙保护块是设有圆孔且带弧形的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电，中部通孔用于穿送导线；所述Ⅱ‑1型尼龙保护块是带弧面的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电；所述Ⅱ‑2型尼龙保护块是设有圆孔且带弧形的五面体件，其功能是起绝缘保护作用，防止电极间的击穿现象及漏电，中部通孔用于穿送导线；所述垫片及M14螺钉，用于连接、拉紧；所述变幅杆，圆柱端用于装夹铣刀、其中部和另一端呈八面体状，与八组陶瓷堆相连，其功能是对陶瓷堆产生的超声振动进行放大并将振动传递给铣刀；所述锥形压套是两端各有四个均布压块、外形整体呈锥形的零件，其功能是对置于其内侧平面的陶瓷堆施加压紧力且与BT50刀柄连接。...

【技术特征摘要】
1.一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄，其特征在于：它包括导电滑环(1)、BT50刀柄(2)、四组Ⅰ型陶瓷堆即Ⅰ型陶瓷堆A(3)、Ⅰ型陶瓷堆B(13)、Ⅰ型陶瓷堆C(14)、Ⅰ型陶瓷堆D(15)、四组Ⅱ型陶瓷堆即Ⅱ型陶瓷堆A(4)、Ⅱ型陶瓷堆B(16)、Ⅱ型陶瓷堆C(17)、Ⅱ型陶瓷堆D(18)、三个Ⅰ-1型尼龙保护块即Ⅰ-1型尼龙保护块A(5)、Ⅰ-1型尼龙保护块B(19)、Ⅰ-1型尼龙保护块C(20)、一个Ⅰ-2型尼龙保护块(6)、三个Ⅱ-1型尼龙保护块即Ⅱ-1型尼龙保护块A(7)、Ⅱ-1型尼龙保护块B(21)、Ⅱ-1型尼龙保护块C(22)、一个Ⅱ-2型尼龙保护块(8)、垫片(9)、M14螺钉(10)、变幅杆(11)和锥形压套(12)；变幅杆(11)与锥形压套(12)通过中部的定位圆柱台阶同轴布置，Ⅰ型陶瓷堆A(3)、Ⅰ型陶瓷堆B(13)、Ⅰ型陶瓷堆C(14)、Ⅰ型陶瓷堆D(15)及Ⅱ型陶瓷堆A(4)、Ⅱ型陶瓷堆B(16)、Ⅱ型陶瓷堆C(17)、Ⅱ型陶瓷堆D(18)分别置于变幅杆(11)与锥形压套(12)之间，并通过环氧树脂胶粘结连接，Ⅰ-1型尼龙保护块A(5)、Ⅰ-1型尼龙保护块B(19)、Ⅰ-1型尼龙保护块C(20)及Ⅰ-2型尼龙保护块(6)置于锥形压套(12)的小端的间隙内，Ⅱ-1型尼龙保护块A(7)、Ⅱ-1型尼龙保护块B(21)、Ⅱ-1型尼龙保护块C(22)及Ⅱ-2型尼龙保护块(8)置于锥形压套(12)的大端的间隙内，保护块与变幅杆(11)和锥形压套(12)间亦采用环氧树脂胶粘结连接，上述零部件置于BT...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德远，梁海彤，刘佳佳，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11