CN106670723B - 一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置及其应用，包括连接座和设置在连接座上的滑动装置，滑动装置上设置有超声波加工刀具，连接座的一侧设置有气缸，气缸的气缸杆一端连接超声波加工刀具。当超声波加工刀具作业时，刀具头在异形金属内孔表面行走时，通过气缸提供的加工力量，使工具头紧贴工件并利用气体可压缩的原理由工件将刀具顶回，借助滑动装置实现移动，完成异形金属内孔的表面纳米化加工。该装置能够实现超声波刀具随内孔表面形状调整工具头的加工轨迹，采用一次加工即可完成异形金属内孔的纳米化加工，加工过程无需更换刀具头，提高了加工效率，作用明显、效果显著，具有良好的经济效益和市场价值。

Description

一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置及其应用，属于金属表面超声纳米加工技术领域。

背景技术

近年来，应用超声波技术对金属表面进行纳米化加工在不断发展，对金属表面进行超声波加工能够获得低粗糙度值和高加工精度，并且具有效率高、成本低、无污染的特点。对金属表面的超声波加工是通过超声波刀具完成的，不同的超声波刀具可以加工不同形状的表面，超声波刀具可以直接安装在相应机床的主轴或刀架上，或者是安装在超声波加工装置上，在机床超声波加工装置的带动下完成对金属工件表面的超声波加工。

但现有的超声波刀具在加工金属工件的内孔时，大多只能加工表面形状比较规整的内孔，例如圆柱孔、方形孔，对于一些表面形状不规则的内孔而言，目前利用单一超声波刀具还很难一次完成内孔表面的纳米化加工。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，该装置能够实现超声波刀具随内孔表面形状自动调整工具头的加工轨迹，时刻保持工具头与内孔表面形状的完美贴合，采用一次加工即可完成异形金属内孔的纳米化加工。

本发明还提供上述一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，包括连接座和设置在连接座上的滑动装置，滑动装置上设置有超声波加工刀具，连接座的一侧设置有气缸，气缸的气缸杆一端连接超声波加工刀具。当超声波加工刀具作业时，刀具头在异形金属内孔表面行走时，通过气缸提供的加工力量，可使工具头紧贴工件并利用气体可压缩的原理由工件将刀具顶回，借助滑动装置实现移动，完成异形金属内孔的表面纳米化加工。

优选的，所述滑动装置采用滑块，连接座上设置有与滑块相配合的导轨或滑槽。

优选的，所述连接座的另一侧设置有压块。此设计的好处在于，压块的作用是将该装置与机床连接固定，便于安装。

优选的，所述压块与连接座为一体式结构或分体式结构。

优选的，所述超声波加工刀具包括依次连接的换能器、变幅杆和刀具头。

优选的，所述纳米化加工装置还包括刀具外壳，换能器置于刀具外壳内，刀具外壳与滑块固定连接。此设计的好处在于，通过刀具外壳与滑块固定连接，不妨碍换能器的工作，同时借助滑块在导轨或滑槽上移动，可实现超声波加工刀具的移动。

优选的，所述变幅杆外周设置有支撑筒，支撑筒的一端与刀具外壳连接。

优选的，所述刀具头包括工具座及嵌入式设置在工具座上的工具头，工具座内设有连接工具头的内孔，工具座与支撑筒的另一端连接，变幅杆的前端伸入内孔与工具头接触。

优选的，所述工具头高于支撑筒外缘。

进一步优选的，所述工具头高于支撑筒外缘2-20mm。

一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置的工作方法，包括以下步骤，

首先将异形金属内孔工件表面纳米化加工装置安装在机床刀架上，然后将刀具头伸入异形金属内孔中，使工具头贴合在异形金属内孔表面；启动机床，刀架在机床主轴轴向上直线移动时，借助气缸和滑动装置实现工具头沿异形金属内孔表面行进完成纳米化加工。

本发明的有益效果在于：

本发明异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，能够实现超声波刀具随内孔表面形状调整刀具头的加工轨迹，时刻保持工具头与内孔表面形状的完美贴合，采用一次加工即可完成异形金属内孔的纳米化加工，加工过程无需更换刀具头，提高了加工效率，作用明显、效果显著，具有良好的经济效益和市场价值。

附图说明

图1为本发明纳米化加工装置的结构示意图；

图2为图1中F-F方向的剖视图；

其中：1、导轨；2、超声波加工刀具；3、异形金属内孔工件；4、刀具头；5、变幅杆；6、支撑筒；7、气缸；8、刀具外壳；9、连接座；10、压块；11、换能器；12、滑块。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，包括连接座9和设置在连接座9上的滑动装置，滑动装置上设置有超声波加工刀具2，连接座9的一侧设置有气缸7，气缸7的气缸杆一端连接超声波加工刀具2。

其中，滑动装置采用滑块12，连接座9上设置有与滑块相配合的导轨1，滑块12安装在导轨1上。

连接座9的另一侧设置有压块10，压块10与连接座9为一体式结构。压块的作用是将该装置与机床连接固定，便于安装。

所用到的超声波加工刀具包括依次连接的换能器11、变幅杆5和刀具头4。

该纳米化加工装置还包括刀具外壳8，换能器11置于刀具外壳8内，刀具外壳8与滑块12固定连接，刀具外壳8与压块10之间的距离如图2中B所示。此设计的好处在于，通过刀具外壳与滑块固定连接，不妨碍换能器的工作，同时借助滑块在导轨上移动，可实现超声波加工刀具的移动，进而刀具头随之移动。

变幅杆5外周设置有支撑筒6，支撑筒6的一端与刀具外壳8连接。

其中，刀具头4包括工具座及嵌入式设置在工具座上的工具头，工具座内设有连接工具头的内孔，工具座与支撑筒的另一端连接，变幅杆5的前端伸入内孔与工具头接触。

工具头高于支撑筒6外缘，高出的距离如图1中A所示，本实施例中工具头的最顶端高于支撑筒外缘2mm。

本实施例的技术方案，当超声波加工刀具作业时，刀具头在异形金属内孔表面行走时，通过气缸提供的加工力量，使工具头紧贴工件并利用气体可压缩的原理由工件将刀具顶回，借助滑动装置实现移动，完成异形金属内孔的表面纳米化加工。

实施例2：

本实施例提供一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，结构如实施例1所述，其不同之处在于：压块10与连接座9为分体式结构。工具头的最顶端高于支撑筒6外缘20mm。

连接座9上设置有与滑块12相配合的滑槽，滑块12的底端嵌入在滑槽内，可沿滑槽滑动。

实施例3：

一种如实施例1所述的异形金属内孔工件表面纳米化加工装置的工作方法，包括以下步骤，

首先将异形金属内孔工件表面纳米化加工装置安装在机床刀架上，然后将刀具头4伸入异形金属内孔工件3中，使工具头贴合在异形金属内孔表面；启动机床，气缸7和换能器11作业，刀架在机床主轴轴向上直线移动时带动本发明装置移动，换能器11通过变幅杆将能量传递到工具头上实现工具头对异形金属内孔表面的纳米化加工，加工过程中借助气缸7和滑动装置可使工具头始终保持与异形金属内孔表面的贴合。

Claims (5)

1.一种异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，其特征在于，包括连接座和设置在连接座上的滑动装置，滑动装置上设置有超声波加工刀具，连接座的一侧设置有气缸，气缸的气缸杆一端连接超声波加工刀具；

所述滑动装置采用滑块，连接座上设置有与滑块相配合的导轨或滑槽；

所述连接座的另一侧设置有压块；所述压块与连接座为一体式结构或分体式结构；

所述超声波加工刀具包括依次连接的换能器、变幅杆和刀具头；

所述纳米化加工装置还包括刀具外壳，换能器置于刀具外壳内，刀具外壳与滑块固定连接。

2.如权利要求1所述的异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，其特征在于，所述变幅杆外周设置有支撑筒，支撑筒的一端与刀具外壳连接。

3.如权利要求2所述的异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，其特征在于，所述刀具头包括工具座及嵌入式设置在工具座上的工具头，工具座内设有连接工具头的内孔，工具座与支撑筒的另一端连接，变幅杆的前端伸入内孔与工具头接触。

4.如权利要求3所述的异形金属内孔工件表面纳米化加工装置，其特征在于，所述工具头高于支撑筒外缘；

所述工具头高于支撑筒外缘2-20mm。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的异形金属内孔工件表面纳米化加工装置的工作方法，包括以下步骤，

首先将异形金属内孔工件表面纳米化加工装置安装在机床刀架上，然后将刀具头伸入异形金属内孔中，使工具头贴合在异形金属内孔表面；启动机床，刀架在机床主轴轴向上直线移动时，借助气缸和滑动装置实现工具头沿异形金属内孔表面行进完成纳米化加工。