專利名稱：振動(dòng)車削刀架頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲振動(dòng)機(jī)械切削裝置，特別是振動(dòng)車削夾持彎曲刀桿振動(dòng)的刀架 頭。
背景技術(shù)：
切削加工是機(jī)器制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用制造機(jī)器零件的基本方法和主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)， 這種切削方法稱之為普通切削。普通切削加工雖然產(chǎn)生較大的切削力和較高的切削溫度， 對(duì)硬、脆材料也難以加工，存在切削質(zhì)量差等弊病，但這種方法一直延續(xù)至今不可缺少。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們把現(xiàn)代技術(shù)和傳統(tǒng)的切削工藝結(jié)合起來，在普 通切削加工的基礎(chǔ)上，利用一些物理和化學(xué)作用，試驗(yàn)研究出新的切削方法，如振動(dòng)切削 等。振動(dòng)切削實(shí)質(zhì)是在傳統(tǒng)切削過程中給刀具(或工件)加上某種有規(guī)律、可控的振動(dòng)，使 切削用量中的切削速度ν或走刀量S、吃刀深度t等按某種規(guī)律變化，形成一種本質(zhì)上新穎 的切削方法。迄今為止，世界各國雖然在對(duì)振動(dòng)切削的某些解釋上，對(duì)某些參數(shù)的選擇上有 著不同差別，但對(duì)振動(dòng)切削的工藝效果上的公認(rèn)都是一致的①切削力大大減小，由于摩擦 系數(shù)大大降低，超聲振動(dòng)切削力下降到普通切削力的1/10 ；②切削溫度低，切削平均溫度 僅為40°C左右，切屑完全無氧化變色；③表面光潔度高，較之普通切削，光潔度可提高4一5 級(jí)；④加工精度高，可提高1一2個(gè)精度等級(jí)；⑤刀具耐用度大大提高，一般可使刀具壽命提 高幾倍至幾十倍；⑥排屑順利；⑦硬、脆等難加工的材料得到解決等。我國上世紀(jì)六十年代末期，有高校及科研機(jī)構(gòu)曾對(duì)振動(dòng)切削進(jìn)行過試驗(yàn)研究，取 得了良好的效果。由于我國特定的歷史條件，十多年來中斷了這項(xiàng)新技術(shù)的研究，至上世紀(jì) 七十年代末，在振動(dòng)攻絲，振動(dòng)磨削試驗(yàn)研究取得了一定成果。本人在上世紀(jì)九十年代中期 對(duì)振動(dòng)切削也進(jìn)行過一些試驗(yàn)，國際上，日本、美國、俄羅斯、英國、法國等先進(jìn)國家，已在生 產(chǎn)中得到較為廣泛的應(yīng)用。但在我國應(yīng)用的實(shí)例還極少，究其原因是振動(dòng)切削是一項(xiàng)邊緣 科學(xué)，許多切削工作者對(duì)振動(dòng)切削的實(shí)質(zhì)還不太了解，加之，振動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試有一定難度， 特別是切削刀具的調(diào)整難度更大一些，而且調(diào)試過程麻煩，缺乏經(jīng)驗(yàn)，故而影響實(shí)際應(yīng)用。眾所周知，超聲振動(dòng)切削裝置包括超聲波電源，換能器、變幅桿、刀桿、刀具及刀架 等組成。根據(jù)振動(dòng)切削原理，整個(gè)聲振系統(tǒng)必須達(dá)到共振，當(dāng)換能器、變幅桿、刀桿及刀頭鏈 接為一體后，即可接超聲波發(fā)生器進(jìn)行試振，一般情況下，若以上幾項(xiàng)連接無問題時(shí)，整個(gè) 聲振系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。試驗(yàn)研究表明，在整個(gè)聲振系統(tǒng)中，超聲波電源，換能器，變幅桿三 者部分連接后，要達(dá)到事先設(shè)計(jì)的共振率頻較為容易，若將刀桿、刀頭與刀架連接后要達(dá)整 個(gè)聲振系統(tǒng)共振，并正常工作，必須耐心、細(xì)致地對(duì)彎曲刀桿進(jìn)行反復(fù)的修改、試振，因?yàn)椋?這一部分是整個(gè)聲振系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一環(huán)，整個(gè)聲振系統(tǒng)能否正常工作，決定彎曲刀桿的 設(shè)計(jì)，裝夾正確與否。因?yàn)樗诤艽蟪潭壬蠜Q定整個(gè)彎曲振動(dòng)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。雖然彎 曲刀桿在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)刀桿的截面、長度、固有頻率以及波節(jié)位置等，已經(jīng)給出了理論值，但在 加工制造和安裝中產(chǎn)生誤差，因而會(huì)影響原有的固有頻率和波節(jié)的偏移。波節(jié)位置偏移，而 不能在波節(jié)處壓緊時(shí)，將直接導(dǎo)致刀尖振幅減小，波節(jié)固定處發(fā)熱，刀架產(chǎn)生振動(dòng)，聲能損失大等現(xiàn)象，整個(gè)聲振系統(tǒng)無法進(jìn)行正常工作。在實(shí)際應(yīng)用中、彎曲刀桿裝夾在刀架上，一 般采用銷子固定法，壓板式固定法和在刀桿上直接制作壓塊，這些裝夾方法有一個(gè)最大的 弊病，就是當(dāng)波節(jié)偏移時(shí)，無法進(jìn)行有效的針對(duì)性的調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)CN2045345U記載的刀桿固 定是壓板式，倘若兩個(gè)波節(jié)距離變動(dòng)或偏移，壓板就無法壓在波節(jié)上。文獻(xiàn)CN214707Y也同 樣存在這個(gè)問題。銷子固定法及事先在刀桿上直接制作壓塊法更是不可取的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種振動(dòng)車削刀架 頭，它根據(jù)刀桿節(jié)點(diǎn)位置的變化，移動(dòng)壓板而準(zhǔn)確壓在刀桿節(jié)點(diǎn)上，以有效克服節(jié)點(diǎn)偏移帶 來的各種不利影響。本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述振動(dòng)車削刀架頭有位于底板與蓋板之間的刀架體，底 板和蓋板用螺釘緊固在刀架體上，底板一側(cè)有開口向上的丄形槽，所述丄形槽中裝有可在 該丄形槽中移動(dòng)的前、后兩個(gè)丄形支撐塊；蓋板上開有同所述丄形槽相對(duì)應(yīng)且開口向下的 T形槽，該T形槽中裝有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)丄形支撐塊的T形下壓塊，且T形下壓塊的下端和丄形 支撐塊的上端位于底板與蓋板之間；T形槽中還裝有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)T形下壓塊的兩個(gè)上壓塊， 各上壓塊有螺釘穿過上壓塊的螺孔而與上壓塊螺紋連接；緊固螺釘上端位于蓋板對(duì)應(yīng)的開 口槽中。以下對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。如圖1，實(shí)際使用時(shí)，刀桿8放在丄形支撐塊4和T形下壓塊5之間，旋緊螺釘7則 丄形支撐塊4和T形下壓塊5將刀桿8壓緊；由于丄形支撐塊4和T形下壓塊5可在相應(yīng) 的丄形槽和T形槽中移動(dòng)，故可將其調(diào)整為準(zhǔn)確壓在節(jié)點(diǎn)上。本發(fā)明針對(duì)聲振系統(tǒng)中刀桿裝夾方法是否正確關(guān)系整個(gè)聲振系統(tǒng)能否正常工作 的關(guān)鍵，提供一種調(diào)整方便的專用刀架。振動(dòng)車削在生產(chǎn)中的應(yīng)用，首先是在普通車床上進(jìn) 行的。刀桿通過壓板緊固在刀架上，這種裝夾方式可看成是兩端自由的彎曲振動(dòng)，刀桿各部 分的尺寸都經(jīng)過計(jì)算后確定的，根據(jù)振動(dòng)學(xué)可知，具有不同截面F，長度為L的矩形刀桿，其 固有頻率是不同的，并有不同振型，圖3、圖4、圖5分別為二階，三階，四階彎曲振型，設(shè)計(jì)計(jì) 算刀桿時(shí)須考慮振型系數(shù)A，振型系數(shù)是隨振型不同而有差異的。振型不同，節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)及 位置分別是不同的，各節(jié)點(diǎn)間的距離也都不同，刀桿裝夾時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的位置需設(shè)計(jì)不同長 度的壓板。圖6為三階彎曲振型刀桿，它有四個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)圖5振型標(biāo)示計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的位 置及距離。(該刀桿設(shè)計(jì)計(jì)算公式未列出)
節(jié)點(diǎn)計(jì)算出來后，用白色或紅色油漆在刀桿上進(jìn)行標(biāo)記，試振時(shí)，可用手觸模各節(jié)點(diǎn)應(yīng) 沒有振動(dòng)感覺，或通過壓電式傳感器測(cè)量其各節(jié)點(diǎn)的振幅，振幅為零時(shí)，即為節(jié)點(diǎn)。測(cè)量刀 尖振幅時(shí)，也可用以上傳感器進(jìn)行測(cè)量。圖7為用于壓緊I、II點(diǎn)的壓板，圖8為用于I、III點(diǎn)的壓板。上述刀桿是通過理 論計(jì)算出來的。實(shí)際裝夾時(shí)，要通過試振來確定舍取，若在制造和安裝刀桿中產(chǎn)生誤差，將 使波節(jié)位置產(chǎn)生偏移，原設(shè)計(jì)加工的壓板可能都不能壓在節(jié)點(diǎn)上，需要重新設(shè)計(jì)制造加工 適用節(jié)點(diǎn)變化的壓板。否則，由于節(jié)點(diǎn)偏移將導(dǎo)致刀尖振動(dòng)幅小，節(jié)點(diǎn)固定處發(fā)熱，刀架產(chǎn) 生振動(dòng)，聲能損失增多等現(xiàn)象。致使整個(gè)聲振系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。需要重新進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整是 麻煩的，勢(shì)必影響振動(dòng)切削的推廣。
本發(fā)明針對(duì)以上問題提出的振動(dòng)車削專用刀架，較好地解決了節(jié)點(diǎn)偏移帶來的種 種不利影響。專用刀架結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，它根據(jù)刀桿節(jié)點(diǎn)位置的變化，移動(dòng)丄形支撐 塊4、T形下壓塊5、上壓板6和緊固螺釘7的位置，即可解決這個(gè)問題，在任何情況下調(diào)整 方便，無須重新制作壓板而增加制造成本。由以上可知，本發(fā)明為一種振動(dòng)車削刀架頭，它根據(jù)刀桿節(jié)點(diǎn)位置的變化，移動(dòng)壓 板而準(zhǔn)確壓在刀桿節(jié)點(diǎn)上，以有效克服節(jié)點(diǎn)偏移帶來的各種不利影響。


圖1是本發(fā)明-
4中實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中A—A向剖視結(jié)構(gòu)； 圖3、圖4、圖5分別是刀桿不同節(jié)點(diǎn)位置圖示； 圖6是一種實(shí)施例的刀桿節(jié)點(diǎn)位置示意圖； 圖7和圖8分別是可壓制不同節(jié)點(diǎn)的兩種壓板示意圖<
在圖中
1 一刀架體， 4一丄形支撐塊， 7—緊固螺釘， 10—螺釘，
2—蓋板，3—底板， 5— T形下壓塊，6—上壓塊，
8—刀桿，9 一支撐塊，
11 一螺釘，12—開口槽。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述振動(dòng)車削刀架頭的組成是，有位于底板3與蓋板2 之間的刀架體1，底板3和蓋板2用螺釘11緊固在刀架體1上，底板3 —側(cè)有開口向上的丄 形槽，所述丄形槽中裝有可在該丄形槽中移動(dòng)的前、后兩個(gè)丄形支撐塊4 ；蓋板2上開有同 所述丄形槽相對(duì)應(yīng)且開口向下的T形槽，該T形槽中裝有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)丄形支撐塊4的T形 下壓塊5，且T形下壓塊5的下端和丄形支撐塊4的上端位于底板3與蓋板2之間；T形槽 中還裝有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)T形下壓塊5的兩個(gè)上壓塊6，各上壓塊6有緊固螺釘7穿過上壓塊6 的螺孔而與上壓塊6螺紋連接；緊固螺釘7上端位于蓋板2對(duì)應(yīng)的開口槽12中。為增加刀架體的剛性，可在蓋板2和底板3之間并于開有T形槽一側(cè)設(shè)置支撐塊 9 ；支撐塊9可設(shè)置三個(gè)，各用內(nèi)六角螺釘緊固在蓋板2和底板3上，這種結(jié)構(gòu)加工簡單，使 用方便，剛性好。T形下壓塊5和丄形支撐塊4的凸面高度應(yīng)伸出T型槽3—5mm，為適用不同厚度 的刀桿8的需要，蓋板2的T型槽內(nèi)高度應(yīng)大一些，留出空間以便T形下壓塊5和上壓塊6 的調(diào)整，丄形支撐塊4的上平面與T型槽下平面應(yīng)留出1一2mm間隙，以便調(diào)整刀尖的高度。 刀桿壓在丄形支承塊4凸面時(shí)，應(yīng)使刀桿8上的刀具頂部(即刀尖)一定要低于車床旋轉(zhuǎn)中 心0.015—0. 02mm，設(shè)計(jì)計(jì)算刀桿8厚度時(shí)應(yīng)特別引起注意。為減少刀桿8的固有頻率的偏 移，以及聲能損失，丄形支承塊4和T形下壓塊5的凸面與刀桿接觸面應(yīng)盡量小一些。同時(shí)， 在蓋板2的T型槽兩端各銑一缺口，以便裝入T形下壓塊5和上壓塊6，兩缺口不要連通，應(yīng) 留有一定寬度，從蓋板2的剛性考慮，寬度盡量留大一些，此寬度可按一階彎曲共振兩個(gè)節(jié) 點(diǎn)的間距來確定。
該專用刀架可安裝在各型號(hào)臥式車床上，取代原車床刀架(此刀架取下后需要時(shí) 仍可重新裝上使用)，專用刀架與車床聯(lián)接的具體結(jié)構(gòu)，可按原刀架連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。整個(gè)聲 振系統(tǒng)通過一個(gè)支架安裝在專用刀架后面，變幅桿直接和刀桿另一端連接。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)車削刀架頭，有位于底板(3)與蓋板(2)之間的刀架體(1)，底板(3)和蓋 板(2)用螺釘(11)緊固在刀架體(1)上，其特征是，底板(3) —側(cè)有開口向上的丄形槽，所 述丄形槽中裝有可在該丄形槽中移動(dòng)的前、后兩個(gè)丄形支撐塊(4)；蓋板(2)上開有同所述 丄形槽相對(duì)應(yīng)且開口向下的T形槽，該T形槽中裝有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)丄形支撐塊(4)的T形下壓 塊(5)，且T形下壓塊(5)的下端和丄形支撐塊(4)的上端位于底板(3)與蓋板(2)之間；T 形槽中還裝有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)T形下壓塊(5)的兩個(gè)上壓塊(6)，各上壓塊(6)有緊固螺釘(7) 穿過上壓塊(6)的螺孔而與上壓塊(6)螺紋連接；緊固螺釘(7)上端位于蓋板(2)對(duì)應(yīng)的開 口槽12中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述振動(dòng)車削刀架頭，其特征是，在蓋板(2)和底板(3)之間并于開 有T形槽一側(cè)設(shè)置支撐塊(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述振動(dòng)車削刀架頭，其特征是，在蓋板(2)的T型槽兩端各銑一缺□。
全文摘要
一種振動(dòng)車削刀架頭，有位于底板與蓋板之間的刀架體，底板和蓋板緊固在刀架體上，底板一側(cè)有⊥形槽，槽中裝有可在該⊥形槽中移動(dòng)的前、后兩個(gè)⊥形支撐塊；蓋上開有同⊥形槽相對(duì)應(yīng)的T形槽，該槽中裝有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)⊥形支撐塊的T形下壓塊，且T形下壓塊的下端和⊥形支撐塊的上端位于底板蓋板之間；T形槽中還裝有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)T形下壓塊的兩個(gè)上壓塊，各上壓塊有緊固螺釘穿過其上的螺孔而與上壓塊螺紋連接；緊固螺釘上端位于蓋板對(duì)應(yīng)的開口槽中。它根據(jù)刀桿節(jié)點(diǎn)位置的變化，移動(dòng)壓板而準(zhǔn)確壓在刀桿節(jié)點(diǎn)上，以有效克服節(jié)點(diǎn)偏移帶來的各種不利影響。
文檔編號(hào)B23B21/00GK102059358SQ20101056636
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者唐立軍, 賀慧勇, 黎凡七 申請(qǐng)人:長沙圣旭機(jī)電科技有限公司, 長沙理工大學(xué)