CN114571003A - 齿形夹持片状超声刀具及其夹持方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于超声切削刀具技术领域，具体涉及齿形夹持片状超声刀具及其夹持方法。齿形夹持片状超声刀具包括变幅杆、设于变幅杆输出端上的连接件和通过连接件与变幅杆固定连接的刀体；所述变幅杆输出端内设有齿形槽；所述刀体包括刀体根部和刀体刃部；所述刀体根部呈与齿形槽配合的齿形，所述刀体根部嵌入到变幅杆输出端的齿形槽内，并通过连接件与变幅杆固定连接；所述连接件、刀体和变幅杆的轴线均位于同一条直线上。本发明利用连接件将刀体固定安装在变幅杆输出端的齿形槽内或利用连接件夹紧变幅杆输出端的齿形槽，进而夹紧刀体。本发明具有结构简单可靠、精度高、切削效果好的特点。

Description

齿形夹持片状超声刀具及其夹持方法
技术领域
本发明属于超声切削刀具技术领域，具体涉及齿形夹持片状超声刀具及其夹持方法。
背景技术
超声切削加工工艺因其绿色环保等优点，逐渐在航天航空制造领域得到广泛运用。片状超声刀具作为该特种加工工艺中的核心部件，此种刀具需同时兼顾传统片状刀具(匕首)以及超声纵振模态双重特性要求，因此对于此类刀具有着更多的性能要求。
目前，国内外的片状超声刀具主要采用两类固持方式：第一类为变幅杆端部直接螺纹连接，如申请号为CN201910499706.X的中国专利文献描述的一种超声波钛合金刀具的加工制造方法以及申请号为CN201810186537.X的中国专利文献描述的一种用于蜂窝芯曲线轮廓加工的超声插切刀具，适合刀具质量偏大、加工精度要求高振幅大的场合，但这类刀具根部的螺纹工艺复杂、加工成本高；另外一类就是变幅杆端部U形槽，再横向螺钉夹紧刀片的方式，如申请号为CN202121199923.6的中国专利文献描述的超声波切割刀具和专利号为CN201910171001.5的中国专利文献描述的超声振动切割刀具,只适合轻质片状超声刀具、加工精度要求不高振幅较小的场合。
因此，设计一种结构简单可靠、精度高、切削效果好的齿形夹持片状超声刀具及其夹持方法，就显得十分必要。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中，现有片状超声刀具端部直接螺纹式的连接工艺复杂、加工成本高，以及存在平面U形槽夹紧式的小振幅、轻质刀具的限制的问题，提供了一种结构简单可靠、精度高、切削效果好的齿形夹持片状超声刀具及其夹持方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
齿形夹持片状超声刀具，包括变幅杆、设于变幅杆输出端上的连接件和通过连接件与变幅杆固定连接的刀体；所述变幅杆输出端内设有齿形槽；所述刀体包括刀体根部和刀体刃部；所述刀体根部呈与齿形槽配合的齿形，所述刀体根部嵌入到变幅杆输出端的齿形槽内，并通过连接件与变幅杆固定连接；所述连接件、刀体和变幅杆的轴线均位于同一条直线上。
作为优选，所述连接件包括紧固螺钉；所述变幅杆输出端上和刀体根部均设有与紧固螺钉配合的通孔；所述紧固螺钉穿过变幅杆输出端和刀体根部，对刀体进行固定。
作为优选，所述连接件包括锥形螺母；所述变幅杆输出端上设有与锥形螺母配合的螺纹；所述锥形螺母与变幅杆输出端螺纹连接，对刀体进行固定。
作为优选，所述刀体根部呈非对称结构；所述刀体根部的一侧面为平面，所述刀体根部的另一侧面为齿形面。
作为优选，所述刀体根部呈对称结构；所述刀体根部的两个侧面均为齿形面。
作为优选，所述刀体的刀刃部分采用对称加长锥刃、矩形直单刃、对称矩形三刃、三角形直单刃、三角形直波刃、对称直锥刃、对称短双锥刃和对称短锥刃中的一种。
作为优选，所述刀体的刀刃部分的前刀面夹角成15°-25°的楔角。
作为优选，所述刀体根部与刀体刃部采用圆弧平滑过渡连接。
作为优选，所述刀体的材质采用高速钢或硬质合金。
本发明还提供了齿形夹持片状超声刀具夹持方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将刀体的刀体根部与变幅杆输出端的齿形槽精确对应；
S2，利用连接件将刀体固定安装在变幅杆输出端的齿形槽内或利用连接件夹紧变幅杆输出端的齿形槽，进而夹紧刀体；
S3，完成刀体的夹持过程。
本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明为一款基于填补市场空白又拥有极为创新的齿形夹持片状超声刀具与夹持方法，随着超声切削加工工艺与装备的日趋完善成熟，结构简单、超声兼容性大的配套切削刀具需求日益增加，不论是国内，还是国外，本发明都有旺盛的市场需求，推广应用前景较大；(2)本发明采用独创的齿形根部机构，实现了轻松大振幅的超声切削，切削效率高，效果好；(3)本发明还具有制造工艺简单、刀体结构强度优、运行稳定、夹持简单等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的齿形夹持片状超声刀具的一种夹持结构示意图；
图2为本发明实施例2所提供的齿形夹持片状超声刀具的一种夹持结构示意图；
图3为本发明中刀体的一种体系结构示意图；
图4为本发明中齿形夹持片状超声刀具的一种操作规范流程示意图。
图中：变幅杆1、刀体2、齿形槽3、刀体根部4、刀体刃部5、紧固螺钉6、锥形螺母7、螺纹8。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例1：
如图1所示的齿形夹持片状超声刀具，包括变幅杆1、设于变幅杆输出端上的连接件和通过连接件与变幅杆固定连接的刀体2；所述变幅杆输出端内设有齿形槽3；所述刀体包括刀体根部4和刀体刃部5；所述刀体根部呈与齿形槽配合的齿形，所述刀体根部嵌入到变幅杆输出端的齿形槽内，并通过连接件与变幅杆固定连接；所述连接件、刀体和变幅杆的轴线均位于同一条直线上。
变幅杆输出端的齿形槽为U形槽，U形槽的根部有容差圆槽，便于片状刀具的安装、齿形槽的加工以及减少应力集中，同时能够增大U形槽的开合范围，便于增大片状超声刀具根部与变幅杆输出端部的齿形槽接触面积，提高装夹性能。
所述连接件包括紧固螺钉6；所述变幅杆输出端上和刀体根部均设有与紧固螺钉配合的通孔；所述紧固螺钉穿过变幅杆输出端和刀体根部，对刀体进行固定。
紧固螺钉与变幅杆轴线垂直的螺纹配合，利用垂直于刀体轴线的紧固螺钉，将变幅杆输出端齿形槽夹紧，适用于直径较大的变幅杆。
进一步的，如图3所示，所述刀体根部分为Type A非对称结构与Type B对称结构，Type A非对称结构一侧面为平面能够提高定位精度与接触面积增大摩擦力，另一侧面为齿形面能够将变幅杆的纵向振动高效的传递到刀体上。Type B为对称结构，即两个侧面均为齿形面，能提高夹持的稳定性的同时为超声刀具提供高效的纵向振动耦合。
进一步的，所述刀体的刀刃部分采用对称加长锥刃(图3(a))、矩形直单刃(图3(b))、对称矩形三刃(图3(c))、三角形直单刃(图3(d))、三角形直波刃(图3(e))、对称直锥刃(图3(f))、对称短双锥刃(图3(g))和对称短锥刃(图3(h))中的一种。而对于刀刃部分，如图3所示，对于不同的加工材料与切削工艺场合，采用上述各式各样的刀体的刀刃能够方便用于更换，而对应的夹持方式的加工性能同样适用于所列出的这8种常用的片状刀体。
进一步的，所述刀体的刀刃部分的前刀面夹角成15°-25°的楔角。
进一步的，所述刀体根部与刀体刃部采用圆弧平滑过渡连接，用于减少应力集中。
进一步的，所述刀体的材质采用高速钢或硬质合金，能够提高刀体的整体硬度。
另外，所述刀体表面采用CVD化学气相沉积或PVD物理气相沉积进行处理。
基于实施例1，所述连接件采用紧固螺钉的夹持方式如下：刀体的齿形根部与超声变幅杆输出端的齿形槽精确对应，滑入后保证齿形根部的通孔与超声变幅杆输出端的齿形槽通孔连通；紧固螺钉垂直安装在超声变幅杆输出端的齿形槽上，从而夹紧刀体。
实施例2：
与实施例1的不同之处在于，如图2所示，所述连接件包括锥形螺母7；所述变幅杆输出端上设有与锥形螺母配合的螺纹8；所述锥形螺母与变幅杆输出端螺纹连接，对刀体进行固定。
变幅杆输出端上的螺纹与锥形螺母配合锁紧，并通过旋转螺母来夹紧齿形槽，从而起到固定刀体的作用。
基于实施例2，所述连接件采用锥形螺母的夹持方式如下：变幅杆输出端为外锥形螺纹设计，刀体的齿形根部与超声变幅杆输出端的齿形槽精确对应，锥形螺母旋转运动，夹紧超声变幅杆输出端的齿形槽，进而夹紧刀体。
另外，本发明的使用操作规范如图4所示，第一步为刀体、紧固螺钉、扭力扳手、清洁布等相关配件准备；第二步为清洁刀体的刀体根部的两个侧面，清洁超声变幅杆输出端的齿形槽，清洁紧固螺钉或者锥形螺母；第三步为刀体的齿形根部与超声变幅杆输出端的齿形槽精确对应，根据螺纹规格确定紧固螺钉或者锥形螺母的锁紧力矩，必须扭力扳手来锁紧紧固螺钉或者锥形螺母；第四步为装配声学组件的测试；如果发现异常，则启动第五步异常排查与处理，完成后需返回第四步继续测试，至到OK正常后进入实际应用。
本发明所涉超声变幅杆为现有技术。
本发明独创的齿形夹持片状超声刀具与夹持方法，结构简单，稳定可靠，大大提高了超声切削的生产效率。
本发明采用齿形根部设计，使超声振动传递更为快速高效。
本发明采用8种刃型设计，满足各种应用场合。
本发明规范化装配流程设计，便于学习与操作，使用者极易上手。
本发明成熟可靠的刀体结构设计，规范化标准化设计的理念，适合批量生产，生产成本低。
本发明不限定于齿形夹持片状超声刀具与夹持方法，类似于常规片状刀具的产品都可以。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，包括变幅杆、设于变幅杆输出端上的连接件和通过连接件与变幅杆固定连接的刀体；所述变幅杆输出端内设有齿形槽；所述刀体包括刀体根部和刀体刃部；所述刀体根部呈与齿形槽配合的齿形，所述刀体根部嵌入到变幅杆输出端的齿形槽内，并通过连接件与变幅杆固定连接；所述连接件、刀体和变幅杆的轴线均位于同一条直线上。
2.根据权利要求1所述的齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，所述连接件包括紧固螺钉；所述变幅杆输出端上和刀体根部均设有与紧固螺钉配合的通孔；所述紧固螺钉穿过变幅杆输出端和刀体根部，对刀体进行固定。
3.根据权利要求1所述的齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，所述连接件包括锥形螺母；所述变幅杆输出端上设有与锥形螺母配合的螺纹；所述锥形螺母与变幅杆输出端螺纹连接，对刀体进行固定。
4.根据权利要求1或2或3所述的齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，所述刀体根部呈非对称结构；所述刀体根部的一侧面为平面，所述刀体根部的另一侧面为齿形面。
5.根据权利要求1或2或3所述的齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，所述刀体根部呈对称结构；所述刀体根部的两个侧面均为齿形面。
6.根据权利要求1所述的齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，所述刀体的刀刃部分采用对称加长锥刃、矩形直单刃、对称矩形三刃、三角形直单刃、三角形直波刃、对称直锥刃、对称短双锥刃和对称短锥刃中的一种。
7.根据权利要求6所述的齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，所述刀体的刀刃部分的前刀面夹角成15°-25°的楔角。
8.根据权利要求1所述的齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，所述刀体根部与刀体刃部采用圆弧平滑过渡连接。
9.根据权利要求1所述的齿形夹持片状超声刀具，其特征在于，所述刀体的材质采用高速钢或硬质合金。
10.基于权利要求1所述的齿形夹持片状超声刀具的齿形夹持片状超声刀具夹持方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将刀体的刀体根部与变幅杆输出端的齿形槽精确对应；
S2，利用连接件将刀体固定安装在变幅杆输出端的齿形槽内或利用连接件夹紧变幅杆输出端的齿形槽，进而夹紧刀体；
S3，完成刀体的夹持过程。
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