一种搭配专用铣削刀具的纵-扭共振变幅杆.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113894857A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111200325.0(22)申请日2021.10.15(71)申请人长春工业大学地址130012吉林省长春市朝阳区湖西街道延安大街2055号(72)发明人王晓东孟磊孙智鼎马佐田(51)Int.Cl.B26D7/08(2006.01)B26D1/00(2006.01)B06B3/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种搭配专用铣削刀具的纵-扭共振变幅杆(57)摘要本发明涉及超声振动辅助加工领域，具体涉及一种搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆。其特征在于，包括纵‑扭共振变幅杆、专用铣削刀具。所述的纵‑扭共振变幅杆，包括顶部、底部圆柱段，中部带四个斜槽的圆台段。专用铣削刀具包括顶部外螺纹、过渡段、有安装加持位置的圆柱段、有切削刃的锥段。变幅杆与刀具之间采用螺纹连接。本发明提出了一种将纵向振动转化为纵向和扭转复合振动的超声变幅杆，并设计了搭配使用的超声振动辅助铣削直刃刀具。本发明主要用于芳纶蜂窝材料的超声振动辅助铣削加工，与传统的加工方式相比，所述结构具有振动幅度大，铣削力平稳，材料去除率高，铣削质量好等优势，能够改善芳纶蜂窝材料加工时的撕裂、孔格变形、毛边等缺陷。CN113894857ACN113894857A权利要求书1/1页1.一种搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆，其特征在于，包括纵‑扭共振变幅杆和专用铣削刀具；所述纵‑扭共振变幅杆，其顶部和底部圆柱段均加工有螺纹孔，用以与换能器和专用铣削刀具相连，所述专用铣削刀具其顶部设计有与纵‑扭共振变幅杆底端圆柱段螺纹孔相配合的外螺纹；纵‑扭共振变幅杆其顶部圆柱段有螺纹孔，用以与换能器相连，其中部圆台段的预定位置加工有数个具有特定几何参数的斜槽，其底部圆柱段亦有螺纹孔，用以与专用铣削刀具相连，顶部圆柱段与中部圆台段之间有过渡圆弧，中部圆台段与底部圆柱段之间有过渡圆弧。2.所述专用铣削刀具顶部加工有外螺纹，外螺纹与纵‑扭共振变幅杆底部圆柱段螺纹孔相配合，其中部圆柱段设置有夹取位置，便于刀具的替换；顶部外螺纹与安装加持段之间有过渡圆柱段，其底部锥段为所述专用铣削刀具切削刃，专用铣削刀具拥有两条铣削刃，并加工有刀具楔角。3.根据权利要求1所述的搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆，其特征在于，在所述纵‑扭共振变幅杆圆台段预定位置处开设具有特定几何参数的圆环斜槽，当纵波传到斜槽位置处时，经斜槽的反射和折射作用，部分纵波的振动方向将发生改变，产生切向分量；由于斜槽宽度以及斜槽间距远小于一个波长，且各个斜槽相互平行，当纵波传播到斜槽处时，各个斜槽的作用效果相叠加，此部分纵向振动将转换为扭转振动，在输出端将同时岀现纵向和扭转复合振动。4.根据权利要求1所述的搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆，其特征在于，所述纵‑扭共振变幅杆其中部圆台段圆环斜槽特定的几何参数设施如下：斜槽长度15～30mm，斜槽倾角20°～50°，深度2～4mm，宽度0.6～1mm，沿圆周方向均布数量为4个，斜槽与斜槽之间相互平行，且斜槽间距远小于纵波在该变幅杆中传播时的波长。5.根据权利要求1所述的搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆，其特征在于，所述纵‑扭共振变幅杆其顶部圆柱段直径与所述纵‑扭共振变幅杆其底部圆柱段直径的变径比为5:3。6.根据权利要求1所述的搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆，其特征在于，所述纵‑扭共振变幅杆其中部圆台段锥度为1:4。7.根据权利要求1所述的搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆，其特征在于，所述专用铣削刀具的两条铣削刃的刀尖角为19°，所述专用铣削刀具铣削刃刀尖角定义为刀具刀刃与刀轴的夹角。8.根据权利要求1所述的搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆，其特征在于，所述专用铣削刀具的刀具楔角为12°，所述专用铣削刀具的刀具楔角定义为在垂直于刀具轴线的平面内，参与切削的刀刃两侧面的夹角。2CN113894857A说明书1/3页一种搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆技术领域[0001]本发明涉及一种用于芳纶蜂窝材料搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆，属于超声振动辅助加工领域；通过在变幅杆上开设圆环斜槽，使得变幅杆在放大超声振幅的同时，能够将换能器传递来的纵向振动转换成纵‑扭共振的形式输出，从而可更好的将超声振动能量用于旋转超声振动加工中。背景技术[0002]芳纶蜂窝材料超声铣削工艺的实现离不开超声变幅杆。在具体铣削过程中，换能器产生的振幅一般为几个微米，难以满足加工要求。因此，需要通过变幅杆进行振幅放大，以满足加工要求（通常为十几到几十微米）。另一方面，将产生的纵向振动在斜槽处进行转换，产生纵向、扭转复合振动，进而驱动变幅