專利名稱：超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具的制作方法
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(shuō)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(guò)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(guò)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(zhǎng)，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(guò)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(kāi)4-12個(gè)凹槽，凹槽寬2-5mm， 深2-IO鵬。
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(guò)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(guò)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(guò)0.005-O.Olmm，不能用于超 聲振動(dòng)磨削加工，必須通過(guò)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O. 01-0. lram。
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(kāi)，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(kāi)4-12個(gè)凹槽，槽寬2-5mm，深2-IO咖。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(zhǎng)度為50-150,、 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(guò)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(lái)，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)兄0.05-0.5Mm)、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.o
四

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
以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型作更詳細(xì)的描述
結(jié)合圖1和圖2，連接件2是可以將超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具和數(shù)控加工 中心的7:24錐度刀柄1連接起來(lái)的連接件。連接件上安裝有主軸3，主軸上安 裝有換能器4，換能器與變幅桿5相連，金剛石刀具6安裝在變幅桿上，換能器 還通過(guò)碳刷7與超聲波發(fā)生器相連，主軸、換能器、變幅桿外罩有外殼8，外殼 固定在數(shù)控中心主軸箱上。換能器能夠產(chǎn)生頻率為17-23kHz的超聲機(jī)械振動(dòng)， 再通過(guò)變幅桿的放大作用，可以使安裝在變幅桿端部的刀具獲得0. 01-0. lmm的 振幅。在超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具中引入內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，冷卻液由側(cè)面進(jìn)入復(fù)合加 工工具內(nèi)部冷卻液通道9中，向下從安裝在變幅桿末端的金剛石刀具中排出。加 工時(shí)，內(nèi)冷與外冷同時(shí)打開(kāi)，可以增強(qiáng)冷卻和排屑效果。刀具可采用金屬結(jié)合劑 燒結(jié)中空金鋼石刀具，并將金鋼石刀具端面沿與直徑成45°方向開(kāi)10個(gè)凹槽， 槽寬3醒，深8mm。金鋼石刀具上的金鋼石磨料粒度為120S，刀具內(nèi)徑為76,、 長(zhǎng)度為100mm、壁厚為1.2mm。這種加工工具主要用于碳化硅、藍(lán)寶石等硬脆材 料的套料加工。
結(jié)合圖3和圖4，本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式
包括了上--實(shí)施方式的基 本組成，其區(qū)別主要是它的連接件可以將超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具和數(shù)控機(jī)床 的彈簧夾頭刀柄1相配合的刀柄。中空金鋼石刀具端面沿與直徑成45°方向開(kāi)5 個(gè)凹槽，槽寬2mm，深5mm。金鋼石刀具上的金鋼石磨料粒度為170#，刀具內(nèi)徑 為30鵬、長(zhǎng)度為80mm、壁厚為3mm。這種加工工具主要用于碳化硅、藍(lán)寶石等 硬脆材料的平面和曲面加工。
權(quán)利要求1、 一種超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具，其特征是它包括與數(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(guò)碳刷與超聲波發(fā)生器相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具，其特征是它還包 括內(nèi)部冷卻液通道。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具，其特征是所述的刀具端面沿與直徑成0-60°方向開(kāi)4-12個(gè)凹槽，凹槽寬2-5咖，深2-IO咖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具，其特征是: 主軸、換能器、變幅桿外罩有外殼。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具，其特征是: 所述的連接件是與7:24刀柄相配合的連接件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具，其特征是所述的 連接件是與7:24刀柄相配合的連接件。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具，其特征是:所述的連接件是與彈簧夾頭刀柄相配合的連接件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具，其特征是所述的連接件是與彈簧夾頭刀柄相配合的連接件。
專利摘要本實(shí)用新型提供的是一種超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工工具。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(guò)碳刷與超聲波發(fā)生器相連。本實(shí)用新型具有加工效率高、表面質(zhì)量好、加工表面損傷和殘余應(yīng)力都較小、刀具損耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。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。
文檔編號(hào)B24B1/04GK201020638SQ200720115929
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者泰 姚, 左洪波, 張明福, 楊鑫宏 申請(qǐng)人:哈爾濱工大奧瑞德光電技術(shù)有限公司