一種槽側(cè)面超聲波加工方法及裝置與流程

本發(fā)明涉及一種用于對(duì)金屬工件上的溝槽的側(cè)面進(jìn)行超聲波加工的方法和裝置，屬于槽側(cè)面超聲波加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
超聲波已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金屬工件表面加工，以降低工件表面的粗糙度值。對(duì)金屬工件表面的超聲波加工通常由安裝在機(jī)床上的超聲波加工裝置完成，超聲波加工裝置要與超聲波發(fā)生器通過(guò)電線連接。如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1690231公開(kāi)的《超聲波金屬表面加工裝置》，該裝置包括超聲波發(fā)生器和超聲波加工裝置，超聲波加工裝置則包括外殼、壓電陶瓷換能器、半波長(zhǎng)復(fù)合變幅桿和工具頭，壓電陶瓷換能器設(shè)置在外殼之中，并與半波長(zhǎng)復(fù)合變幅桿的一端連接，半波長(zhǎng)復(fù)合變幅桿的輸出端與工具頭連接，工具頭也稱作刀頭，其結(jié)構(gòu)可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和工件的形狀而又有多種形式。這種裝置中換能器和變幅桿產(chǎn)生的是縱向振動(dòng)。對(duì)金屬工件上溝槽側(cè)面的加工也出現(xiàn)了專門(mén)的超聲波刀頭。CN202129463U公開(kāi)了一種《用于小孔的超聲波加工刀頭》，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其刀頭2兩端設(shè)置有定位軸，加工時(shí)刀頭2轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，加工效果好。但是整個(gè)刀頭2的結(jié)構(gòu)尺寸較大，對(duì)金屬工件1上尺寸較小的槽無(wú)法加工，同時(shí)也無(wú)法加工到槽的根部。CN202079291U公開(kāi)了一種《加工溝槽側(cè)面的超聲波刀頭》，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，其刀頭2的前部側(cè)面呈弧形或倒錐形，通過(guò)超聲波金屬表面加工裝置上的變幅桿3前端與刀頭2的倒錐形后部接觸，使變幅桿3的超聲波振動(dòng)傳遞在刀頭2上產(chǎn)生側(cè)向振動(dòng)，完成溝槽側(cè)面的超聲波加工。該超聲波刀頭結(jié)構(gòu)可以將刀頭的尺寸設(shè)計(jì)的較小，可對(duì)金屬工件1上尺寸較小的槽進(jìn)行超聲波加工，但是其超聲波能量輸出的方向與刀頭2對(duì)工件作用力的方向不一致，呈一角度，這樣加工時(shí)需要克服刀頭與刀具座之間的摩擦力，刀頭2轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，加工效率低，效果差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有溝槽側(cè)面的超聲波加工技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種簡(jiǎn)單可靠、加工效果好的槽側(cè)面超聲波加工方法，同時(shí)提供一種實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。本發(fā)明的槽側(cè)面超聲波加工方法，是：通過(guò)彎曲振動(dòng)換能器使變幅桿產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，在變幅桿上設(shè)置工具頭，將變幅桿和工具頭伸入金屬工件上的槽內(nèi)，變幅桿在彎曲振動(dòng)換能器的作用下產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，帶動(dòng)工具頭對(duì)槽側(cè)面進(jìn)行高頻振動(dòng)，工具頭與槽側(cè)面相對(duì)移動(dòng)，完成對(duì)槽側(cè)面的超聲波加工。實(shí)現(xiàn)上述方法的槽側(cè)面超聲波加工裝置，采用以下技術(shù)方案：該裝置，包括工具頭、彎曲振動(dòng)變幅桿、彎曲振動(dòng)換能器和外殼，彎曲振動(dòng)換能器安裝在外殼內(nèi)，彎曲振動(dòng)變幅桿一端在外殼內(nèi)與彎曲振動(dòng)換能器連接，另一端伸出外殼，工具頭設(shè)置在彎曲振動(dòng)變幅桿上。所述工具頭呈滾針狀。所述工具頭的前端超出彎曲振動(dòng)變幅桿的前端，以加工到槽的根部。所述彎曲振動(dòng)變幅桿通過(guò)支撐體安裝在外殼上，工具頭安裝在支撐體前端，并與彎曲振動(dòng)變幅桿接觸。所述工具頭設(shè)置在變幅桿的最大振幅處。本發(fā)明改變了現(xiàn)有溝槽側(cè)面超聲波加工時(shí)的縱向振動(dòng)，通過(guò)彎曲振動(dòng)換能器使變幅桿產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，并且使對(duì)窄槽側(cè)面的振動(dòng)位于最大振幅處，避免了縱向振動(dòng)變幅桿以及超聲波金屬表面加工刀具對(duì)窄槽側(cè)面無(wú)法加工的現(xiàn)象，操作簡(jiǎn)單可靠，加工效果好。附圖說(shuō)明圖1是現(xiàn)有槽側(cè)面超聲波加工刀頭的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有槽側(cè)面超聲波加工刀頭的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。。圖3是本發(fā)明槽側(cè)面超聲波加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中彎曲振動(dòng)變幅桿的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明中彎曲振動(dòng)變幅桿的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、金屬工件，2、刀頭,3、變幅桿，4、工具頭，5、支撐體，6、彎曲振動(dòng)變幅桿，7、外殼，8、彎曲振動(dòng)換能器。具體實(shí)施方式如圖3所示，本發(fā)明的槽側(cè)面超聲波加工裝置，包括工具頭4、彎曲振動(dòng)變幅桿6、彎曲振動(dòng)換能器8和外殼7。彎曲振動(dòng)換能器8安裝在外殼7內(nèi)。彎曲振動(dòng)變幅桿6通過(guò)支撐體5安裝在外殼7上，彎曲振動(dòng)變幅桿6的一端與彎曲振動(dòng)換能器8連接，另一端伸出外殼7。工具頭4可以直接設(shè)置在彎曲振動(dòng)變幅桿6上，包括直接固定在彎曲振動(dòng)變幅桿6上，或在彎曲振動(dòng)變幅桿6上加工安裝孔，將工具頭4活動(dòng)地安裝在彎曲振動(dòng)變幅桿6上。為使加工效果更好，工具頭4設(shè)置在彎曲振動(dòng)變幅桿6的最大振幅處。工具頭4也可以設(shè)置在支撐體5上，并與彎曲振動(dòng)變幅桿6接觸。工具頭4呈滾針狀。工具頭4的前端超出彎曲振動(dòng)變幅桿6或支撐體5的前端，這樣可加工到槽的根部。工具頭4可以如圖4那樣只設(shè)置彎曲振動(dòng)變幅桿6或支撐體5的一側(cè)，也可以如圖5那樣在彎曲振動(dòng)變幅桿6或支撐體5的兩側(cè)均設(shè)置工具頭4，圖中箭頭方向表示能量輸出方式。彎曲振動(dòng)換能器8可以采用夾心式彎曲振動(dòng)換能器。將彎曲振動(dòng)變幅桿6和工具頭4伸入金屬工件1的槽內(nèi)，彎曲振動(dòng)變幅桿6在彎曲振動(dòng)換能器8的作用下產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，帶動(dòng)工具頭4對(duì)槽側(cè)面進(jìn)行高頻振動(dòng)，工具頭4與槽側(cè)面相對(duì)移動(dòng)，完成對(duì)窄槽側(cè)面的超聲波加工。這樣避免了縱向振動(dòng)變幅桿以及超聲波金屬表面加工刀具對(duì)槽側(cè)面無(wú)法加工的現(xiàn)象，可以加工尺寸較小的槽。