便攜式超聲驅(qū)動壓光刀的制作方法
【專利摘要】本專利公開了便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，內(nèi)套(6)置于外套(4)內(nèi)通過彈簧(5)構(gòu)成彈性伸縮機構(gòu)；超聲換能體(701)置于在內(nèi)套(6)內(nèi)，超聲換能體(701)通過電纜(2)與超聲波發(fā)生器(1)電連接；變幅桿(703)伸出內(nèi)套(6)后通過彈簧卡頭(8)與壓光刀(9)的刀柄(901)連接；油霧潤滑裝置(12)的噴射嘴朝向壓光刀(9)的前端壓頭噴射油霧。本專利的優(yōu)點是：在壓光刀(9)上復合超聲波后，壓光后在零件表面產(chǎn)生壓應力，壓光效果好、工作效率高，切削阻力大幅降低，對機床的沖擊小，更換壓光刀(9)方便，適用于多種形式的壓光刀(9)。
【專利說明】
便攜式超聲驅(qū)動壓光刀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本專利涉及一種機床刀具，特別是一種便攜式超聲驅(qū)動壓光刀。
【背景技術(shù)】
[0002]無論用何種金屬加工刀具加工，在零件表面總會留下微細的凸凹不平的刀痕，出現(xiàn)交錯起伏的峰谷現(xiàn)象;壓光刀是利用機械擠壓的原理，獲得光潔如鏡的金屬表面的一種機械無切削的塑性加工方法;壓光刀作為零件表面光整加工工具，是在常溫下利用金屬的塑性變形，使工件表面的微觀不平度輾平從而達到改變表層結(jié)構(gòu)、機械特性、形狀和尺寸的目的。壓光刀具對工件表面施加一定的壓力，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動，填入到原始殘留的低凹波谷中，而達到工件表面粗糙值降低；由于被滾壓的表層金屬塑性變形，使表層組織冷硬化和晶粒變細，形成致密的纖維狀，并形成殘余應力層，硬度和強度提高，從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。壓光是一種無切削的塑性加工方法，可同時達到光整加工及強化兩種目的，是磨削、車削無法做到的。但是，由于壓光刀壓頭的硬度要大于加工表面的金屬硬度，才能使加工的金屬表面的金屬產(chǎn)生塑性變形達到壓光效果，而且壓頭本身磨損嚴重，所以壓光刀壓頭一般選用合金鋼、鎢鋼、金剛石、陶瓷等硬脆材料，壓頭使用壽命短，易損壞，綜合使用成本高。同時，由于壓光會在工件表面產(chǎn)生硬化層，此層與內(nèi)部材料有明顯的分層現(xiàn)象，容易造成表層脫落;滾壓工藝很難掌握，處理不當，容易造成廢品；同時，由于壓光刀剛性力太大，一般為1000N-3000N，所以對機床傳動機構(gòu)導軌損傷很大，嚴重損傷機床精度和壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的就是設計一種便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，壓光刀的刀柄采用常規(guī)夾頭形式，方便使用不同結(jié)構(gòu)形式壓頭，并在壓光刀上復合超聲波振動，在壓光刀對工件表面進行擠壓光整的同時，再復合施加超聲振動，增加工件表面的材料塑性流動性，增加壓光刀的光整效果，提高壓光刀壓頭的壽命，同時通過彈性機構(gòu)調(diào)整壓光刀的剛性，減少振動對機床的沖擊，以保證機床的精度不受損失。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是，便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，其特征是:包括外套、內(nèi)套、超聲換能器、壓光刀和油霧潤滑裝置，外套和內(nèi)套是一端開口的圓柱形筒體，外套的外壁上設置有裝夾塊；內(nèi)套置于外套內(nèi)通過彈簧構(gòu)成彈性伸縮機構(gòu);超聲換能器的超聲換能體置于內(nèi)套內(nèi)，超聲換能器通過超聲換能體與變幅桿連接處的換能器法蘭固定連接在內(nèi)套的開口端端面上，超聲換能體通過電纜與超聲波發(fā)生器電連接;超聲換能器的變幅桿從內(nèi)套開口端伸出后通過彈簧卡頭與壓光刀的刀柄連接;油霧潤滑裝置的噴射嘴朝向壓光刀及正在壓光的工件表面噴射油霧；
[0005]在外套的底部中心設置有螺紋孔，內(nèi)套筒體底部中心設置有中心孔，內(nèi)套置于外套內(nèi)且開口端朝外，內(nèi)套的外圓周和外套的圓柱內(nèi)壁之間留有間隙，在外套底部和內(nèi)套底部之間設置有彈簧;彈簧調(diào)節(jié)母是一內(nèi)六方螺釘，彈簧調(diào)節(jié)母的外螺紋與外套底部螺紋孔相配，彈簧調(diào)節(jié)母穿過內(nèi)套底部的中心孔和彈簧后通過螺紋連接在外套的底部，把內(nèi)套彈性壓持在外套的底部形成彈性伸縮機構(gòu)；
[0006]壓光刀的刀柄為ER刀柄，在刀頭端部圓周上布置有軸向滾動體；
[0007]壓光刀的刀柄為ER刀柄，在刀頭端部端面上布置有徑向滾動體；
[0008]壓光刀的刀柄為ER刀柄，在刀頭上固定有金剛石壓頭；
[0009]在彈簧調(diào)節(jié)母的中心設置有出線孔，超聲換能器的引線電纜通過出線孔引出與超聲波發(fā)生器連接。
[0010]本實用新型的優(yōu)點是:
[0011 ] (I)結(jié)構(gòu)小巧，便于攜帶，更換壓光刀容易；
[0012](2)適用范圍廣，適用于各種結(jié)構(gòu)形式和各種材料的滾動體，如鋼球、滾輪、滾柱、金剛石滾動體等;適合于對鋼、銅、鋁等各種塑性材料零件的表面壓光；
[0013](3)刀具成本低、損耗小，對機床的沖擊損害小；
[0014](4)在壓光刀上復合超聲波后，壓光效果好、工作效率高，壓光后零件表面粗糟度不大于0.1;切削阻力大幅降低，在金屬表面獲得納米結(jié)構(gòu)表層，平均晶粒尺寸為50納米，而且壓光后在零件表面產(chǎn)生壓應力；
[0015](5)采用油霧潤滑冷卻，可對壓光刀表面進行清潔，節(jié)約冷卻液、冷卻效果好，減少了環(huán)境污染，零件表面質(zhì)量進一步得到提升。
【附圖說明】
[0016]圖1:本實用新型實施例結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖2:外套結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3:圖2中A-A剖面圖；
[0019]圖4:超聲換能器外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5:軸向滾動體壓光刀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6:徑向滾動體壓光刀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7:帶有金剛石壓頭的壓光刀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8:彈簧調(diào)節(jié)母結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9:圖8中B-B剖面圖；
[0025]圖10:內(nèi)套結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖11:圖10中C-C剖面圖；
[0027]圖中:1-超聲波發(fā)生器;2-電纜;3-彈黃調(diào)節(jié)母;4-外套;5-彈黃;6-內(nèi)套;7-超聲換能器;8-彈簧卡頭;9-壓光刀；10-護環(huán)；11-油霧潤滑裝置；
[0028]301-出線孔;401-裝夾塊;402-螺紋孔;403-開口端內(nèi)螺紋;701-超聲換能體;702-換能器法蘭;703-變幅桿;901-刀柄;902-軸向滾動體;903-徑向滾動體;904-金剛石壓頭。
【具體實施方式】
[0029]如圖1到圖3、圖10、圖11所示，便攜式超聲驅(qū)動壓光刀包括外套4、內(nèi)套6、超聲換能器7、壓光刀9和油霧潤滑裝置11，外套4和內(nèi)套6是一端開口的圓柱形筒體，外套4的外壁上設置有裝夾塊401，外套4筒體底部中心設置有螺紋孔402，外套4的開口端內(nèi)孔設置有開口端內(nèi)螺紋403 ；內(nèi)套6筒體底部中心設置有中心孔，內(nèi)套6置于外套4內(nèi)且開口端朝外，內(nèi)套6的外圓周和外套4的圓柱內(nèi)腔內(nèi)壁之間留有間隙，在外套4底部和內(nèi)套6底部之間設置有彈簧5;內(nèi)套6置于外套4內(nèi)通過彈簧5構(gòu)成彈性伸縮機構(gòu)，如圖8、圖9所示，彈簧調(diào)節(jié)母3是一帶有軸向貫通的出線孔301的內(nèi)六方螺釘，彈簧調(diào)節(jié)母3的外螺紋與外套4底部螺紋孔402相配，彈簧調(diào)節(jié)母3穿過內(nèi)套6底部的中心孔和彈簧5后通過螺紋連接在外套4的底部，把內(nèi)套6彈性壓持在外套4的底部;通過調(diào)整彈簧調(diào)節(jié)母3在外套4的螺紋孔402中的旋入深度，就可調(diào)整彈簧5壓緊長度，從而調(diào)整壓光刀的剛性;壓光刀的剛性越大，對工件表面和刀具本身損傷越大，所以，實際使用中，要根據(jù)工件的材料、滾動體的材料調(diào)整壓光刀的剛性。
[0030]如圖4所示，超聲換能器7為一體化換能器，把超聲換能體701、變幅桿703集成固定連接在一起，在超聲換能器7的中部設置有凸出于超聲換能體701外圓的換能器法蘭702，超聲換能體701置于在內(nèi)套6內(nèi)，在彈簧調(diào)節(jié)母3的中心設置有出線孔301，超聲換能體701的引線電纜2穿過彈簧調(diào)節(jié)母3中心的出線孔301后與超聲波發(fā)生器I電連接;在內(nèi)套6的前端面上設置有螺紋連接孔，在換能器法蘭702上設置有螺釘過孔，超聲換能器7通過螺釘連接在內(nèi)套6前端面上即內(nèi)套6的開口端端面上，換能器法蘭702的外徑與外套4的內(nèi)圓柱孔孔壁之間留有間隙；超聲換能器7的變幅桿703伸出內(nèi)套6后通過彈簧卡頭8與壓光刀9的刀柄901連接，壓光刀9的刀柄901為ER刀柄，彈簧卡頭8與變幅桿703的端部尺寸和刀柄901的尺寸相配;利用彈簧卡頭8把壓光刀9的刀柄901與變幅桿703連接，便于刀柄901的安裝和拆卸，可以適用于多種形式的壓光刀9。
[0031]壓光刀9的刀頭上布置有滾動體壓頭或者固定壓頭;滾動體壓頭可以為各種結(jié)構(gòu)形式，活動設置在刀頭上，如軸向圓柱滾子、徑向圓柱滾子或者鋼球，滾動體材料可以是金屬、金剛石或者陶瓷等硬質(zhì)材料；固定壓頭是在刀頭上固定的硬質(zhì)材材料，如陶瓷壓頭、金剛石壓頭等，固定壓頭通過焊接、鉚接等方式鑲嵌在刀頭位置，固定壓頭可以固定在刀頭的軸向端部，也可以固定在刀頭的徑向圓周上，如圖7所示，金剛石壓頭904通過鑲嵌固定在刀頭外圓周上。如圖5所示，滾動體壓頭是軸向布置在刀頭外圓周上的圓柱滾子作為軸向滾動體902;如圖6所示，滾動體壓頭是徑向布置在刀頭端面上的圓柱滾子作為徑向滾動體903;具體選用滾動體壓頭還是固定壓頭，需要根據(jù)壓光零件的表面形狀來選擇。
[0032]變幅桿703把超聲振動傳遞到壓光刀9，壓光刀9發(fā)生超聲振動對工件表面進行超聲撞擊；由于壓光刀9在工件表面超聲振動，不斷沖擊工件表面，使工件表面產(chǎn)生塑性變形，從而達到光整加工效果。壓光刀9通過外套4上裝夾塊401安裝在車床刀架上，在外套4開口端設置有開口端內(nèi)螺紋403，護環(huán)10通過其外圓上的螺紋安裝在外套4的端部，對壓光刀9起保護作用。
[0033]超聲波發(fā)生器I的頻率根據(jù)要求壓光的工件要求可以進行調(diào)節(jié)，一般選用20kHz到50kHz ο
[0034]油霧潤滑裝置11的噴射嘴朝向壓光刀9的壓頭(滾動體壓頭或者固定壓頭)及正在壓光的工件表面噴射高壓油霧，通過壓縮空氣把冷卻液變成霧狀后噴灑在壓光刀9的壓頭和加工表面上，對壓光刀9和加工工件表面進行潤滑、冷卻和清潔，壓縮空氣壓力約為
0.6MPa，冷卻液采用通用機床用冷卻液即可。高壓油霧潤滑、冷卻所用的冷卻液在高壓下為霧狀，所以冷卻液的用量非常少，不到常規(guī)機加工冷卻液的1%，所以節(jié)能、環(huán)保、無污染，而且冷卻潤滑效果好，工件表面質(zhì)量高。
【主權(quán)項】
1.便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，其特征是:包括外套(4)、內(nèi)套(6)、超聲換能器(7)、壓光刀(9)和油霧潤滑裝置(11)，外套(4)和內(nèi)套(6)是一端開口的圓柱形筒體，外套(4)的外壁上設置有裝夾塊(401);內(nèi)套(6)置于外套(4)內(nèi)通過彈簧(5)構(gòu)成彈性伸縮機構(gòu);超聲換能器(7)的超聲換能體(701)置于內(nèi)套(6)內(nèi)，超聲換能器(7)通過超聲換能體(701)與變幅桿(703)連接處的換能器法蘭(702)固定連接在內(nèi)套(6)的開口端端面上，超聲換能體(701)通過電纜(2)與超聲波發(fā)生器(I)電連接;超聲換能器(7)的變幅桿(703)從內(nèi)套(6)開口端伸出后通過彈簧卡頭(8)與壓光刀(9)的刀柄(901)連接；油霧潤滑裝置(11)的噴射嘴朝向壓光刀(9)的壓頭及正在壓光的工件表面噴射油霧。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，其特征是:在外套(4)的底部中心設置有螺紋孔(402)，內(nèi)套(6)筒體底部中心設置有中心孔，內(nèi)套(6)置于外套(4)內(nèi)且開口端朝外，內(nèi)套(6)的外圓周和外套(4)的圓柱內(nèi)壁之間留有間隙，在外套⑷底部和內(nèi)套(6)底部之間設置有彈簧(5);彈簧調(diào)節(jié)母(3)是內(nèi)六方螺釘，彈簧調(diào)節(jié)母(3)的外螺紋與外套(4)底部螺紋孔相配，彈簧調(diào)節(jié)母(3)穿過內(nèi)套(6)底部的中心孔和彈簧(5)后通過螺紋連接在外套(4)的底部，把內(nèi)套(6)彈性壓持在外套(4)的底部形成彈性伸縮機構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，其特征是:壓光刀(9)的刀柄(901)為ER刀柄，在刀頭端部圓周上布置有軸向滾動體(902)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，其特征是:壓光刀(9)的刀柄(901)為ER刀柄，在刀頭端部端面上布置有徑向滾動體(903)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，其特征是:壓光刀(9)的刀柄(901)為ER刀柄，在刀頭上固定有金剛石壓頭(904)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式超聲驅(qū)動壓光刀，其特征是:在彈簧調(diào)節(jié)母(3)的中心設置有出線孔(301)，超聲換能器(7)的引線電纜⑵通過出線孔(301)引出與超聲波發(fā)生器(I)電連接。
【文檔編號】B23Q11/10GK205551911SQ201620354371
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】白永紅
【申請人】郭明利, 李凱東