一種用于高能超聲金屬處理系統的懸臂式刀頭的制作方法

本實用新型屬于金屬加工領域，具體涉及一種用于高能超聲金屬處理系統的懸臂式刀頭。

背景技術：

高能超聲金屬處理系統的車床上設有刀架，該刀架上安裝有刀具總成，所述刀具總成上安裝有刀頭，現有的刀頭一般為滾珠式刀頭(參見授權公告號為CN200946158Y的實用新型專利)，所述滾珠式刀頭一般包括圓柱體狀的滾珠，連接滾珠的導軸及固定導軸的工具座，所述滾珠式刀頭后部連接有超聲震動裝置，比如高能超聲變幅桿等，所述的滾珠式刀頭的圓柱體形的滾珠的圓弧面貼于表面有待拋光的金屬表面，并隨著所述金屬表面的轉動而轉動，所述震動裝置帶動所述滾珠式刀頭震動，所述滾珠式刀頭的滾珠通過震動將所述金屬表面拋光。

現有的滾珠式刀頭包括滾珠及剛性連接于滾珠兩端的導軸，所述導軸連接于工具座上的導軸固定孔中并能夠相對于所述導軸固定孔旋轉，在所述滾珠式刀頭加工金屬表面時，所述導軸與所述滾珠在被加工金屬件的帶動下同步轉動，這種將所述滾珠式刀頭與所述導軸剛性一體化的設計存在如下缺點：

首先，由于所述導軸與所述滾珠式刀頭是通過模具一體化鑄造出來的，所述導軸與所述滾珠式刀頭材料均為硬質合金，由于目前的工具座采用的金屬材質較軟(碳鋼居多)，當所述導軸相對于所述工具座的固定孔長時間旋轉并不斷磨削所述固定孔時，所述工具座的固定孔與所述導軸之間的接合會出現松動，所述導軸相對與所述固定孔轉動的同時會帶動所述滾珠一起上下震動，影響加工精度。

其次，要做到所述導軸與所述固定孔可旋轉精密連接，對固定孔內壁的光潔度及形位公差要求較高，一般光潔度要求達到Ra值不大于0.4，與孔軸的配合精度要求高達0.03-0.05mm，且所述固定孔的直徑尺寸較小，一般＜10mm，這樣高要求的小孔加工困難。

最后，由于傳統的所述滾珠式刀頭的工具座的連接端的兩端均連接有刀頭固定懸臂，在加工帶有臺階的軸類零件時，所述滾珠往往不能夠加工到所述臺階面的根部，由于所述連接端一端的刀頭固定懸臂的阻擋，實際的滾珠加工到的位置距離所述臺階面的根部(即加工到跟距離)大約有7mm左右。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型提出了一種用于高能超聲金屬處理系統的懸臂式刀頭。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種用于高能超聲金屬處理系統的懸臂式刀頭，包括工具座及固定于所述工具座上的刀頭，所述刀頭包括導軸及穿設于所述導軸的滾珠，其特征在于，所述工具座包括連接端及與所述連接端連接的刀頭固定懸臂，所述刀頭固定懸臂上開設有第一凹槽，所述第一凹槽的槽壁上設有固定孔，所述固定孔穿設有導軸，所述導軸包括連接為一體的第一圓柱體部件、第二圓柱體部件；所述第二圓柱體部件上套設有可相對所述導軸轉動且其一端抵止于所述第一圓柱體部件和所述第一凹槽的側壁的滾珠，所述滾珠的另一端抵止于所述刀頭固定懸臂；所述刀頭固定懸臂上開設有與所述固定孔連通的鎖緊螺孔，所述鎖緊螺孔的中軸線與所述固定孔的中軸線互相垂直，所述鎖緊螺孔上設有與之配合的鎖緊螺栓。

進一步地，所述第一圓柱體部件的底面直徑大于所述第二圓柱體部件的底面直徑；所述滾珠為具有第二凹槽的中空圓柱體結構，且所述第二凹槽沿所述滾珠的中軸線開設，所述第二凹槽的直徑及高度與所述第二圓柱體部件的直徑及高度相同。

進一步地，所述第二圓柱體部件上還串接有圓環狀的墊片，所述刀頭固定懸臂沿所述固定孔的一側開設有第三凹槽，且所述第三凹槽與所述固定孔位于同一軸線上，所述墊片的一端抵止于所述滾珠，且所述墊片的另一端的一部分位于所述第三凹槽內。

進一步地，所述墊片的一側設有小耳，所述第三凹槽貫穿所述刀頭固定懸臂的上表面，并在所述刀頭固定懸臂的上表面形成槽口，所述小耳從所述槽口內穿出。

進一步地，所述第一圓柱體部件位于所述滾珠的第二凹槽內且所述第一圓柱體部件抵止于所述第二凹槽的底面上。

進一步地，所述刀頭固定懸臂在位于所述鎖緊螺孔一側開設有貫穿該刀頭固定懸臂的進油口，所述進油口位于所述滾珠的上方。

進一步地，所述鎖緊螺孔具有兩個，其分別沿所述固定孔的中軸線對稱；所述進油口有兩個，其分別沿所述固定孔的中軸線對稱。

進一步地，所述連接端連接有刀具總成。

進一步地，所述連接端與所述刀具總成之間的連接方式為螺栓連接、法蘭連接或螺紋連接。

與現有技術相比，本實用新型至少具有以下優點：本實用新型所提供的用于高能超聲金屬處理系統的懸臂式刀頭，其將所述滾珠可旋轉固定在所述到導軸上，并通過鎖緊螺栓抵止在所述導軸上，當所述滾珠轉動時，所述導軸的轉動被有效抑制，能夠有效降低導軸對刀頭固定懸臂上的固定孔的旋轉磨損；由于固定孔無需配合導軸旋轉，能夠降低所述固定孔的加工難度；采用單端懸臂結構設計，能夠有效減小所述懸臂式刀頭對臺階面的加工到跟距離。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的懸臂式刀頭的結構示意圖；

圖2為本實用新型所述的懸臂式刀頭的主視圖；

圖3為圖2中沿B-B方向的剖面示意圖；

圖4為本實用新型所述的導軸的結構示意圖；

圖5為本實用新型所述的懸臂式刀頭安裝在刀具總成上的示意圖；

圖6為圖5中沿A-A方向的剖面示意圖；

圖7為本實用新型所述的工具座的結構示意圖；

其中，1-連接端；11-導軸；12-鎖緊螺孔；13-小耳；14-滾珠；15-進油口；16-刀頭固定懸臂；17-第一凹槽；18-側壁；2-墊片；4-第一圓柱體部件；41-第二圓柱體部件；5-刀具總成；6-合金片；61-變幅桿；7-固定孔；71-底壁；72-中空孔；73-槽口；74-第三凹槽。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。

如圖1-4及圖7所示，一種用于高能超聲金屬處理系統的懸臂式刀頭，包括工具座及固定于所述工具座上的刀頭，所述刀頭包括導軸11及穿設于所述導軸11的滾珠14，所述工具座包括連接端1及與所述連接端1連接的刀頭固定懸臂16，所述刀頭固定懸臂16上開設有第一凹槽17，所述第一凹槽17的槽壁上設有固定孔7，所述固定孔7穿設有導軸11，所述導軸11包括連接為一體的第一圓柱體部件4、第二圓柱體部件41；所述導軸11上的第二圓柱體部件41的一端套設有可相對所述導軸11轉動且其一端抵止于所述第一圓柱體部件4和所述第一凹槽17的側壁18的滾珠14，且所述滾珠14的另一端抵止于所述刀頭固定懸臂16；所述刀頭固定懸臂16上開設有與所述固定孔7連通的鎖緊螺孔12，所述鎖緊螺孔12的中軸線與所述固定孔7的中軸線互相垂直，所述鎖緊螺孔12 上設有與之配合的鎖緊螺栓(未示出)。所述滾珠14為圓環狀，其內孔(未示出)為一臺階孔，該臺階孔用于與所述導軸11旋轉連接，所述導軸11與所述滾珠14連接的一端表面設有與所述臺階孔內的臺階相配合的法蘭(未示出)，該法蘭實現所述滾珠14的軸向定位，所述導軸11連接有滾珠14的一端與滾珠14的內孔配合使得滾珠14可以相對于導軸11旋轉；所述滾珠14的外表面為一具有特定直徑的球面，該球面的一側與工件接觸，另一側與位于刀具總成5內的變幅桿61前端的合金片6接觸，所述變幅桿61連同所述合金片6首先震動，所述滾珠14的球面在該變幅桿61的帶動下震動。所述滾珠14通過震動將高能超聲能量傳遞到所述加工工件上，起到工件加工的效果，本實用新型中，所述刀頭固定懸臂采用單端懸臂結構設計，即只在所述連接端的一端固定連接有刀頭固定懸臂，能夠有效減小加工到跟距離。

具體實施時，所述第一圓柱體部件4的底面直徑均大于所述第二圓柱體部件41的底面直徑；所述滾珠14為具有第二凹槽(未示出)的中空圓柱體結構，且所述第二凹槽沿所述滾珠14的中軸線開設，所述第二凹槽的直徑及高度與所述第二圓柱體部件41的直徑及高度相同。所述第二圓柱體部件41的高度與所述第二凹槽的高度相同，以防止所述第二圓柱體從所述第二凹槽中突出，導致滾珠14不能夠沿臺階面加工到根部。

進一步地，所述第二圓柱體部件41上還串接有圓環狀的墊片2，所述墊片2沿其中軸線方向具有一厚度，所述刀頭固定懸臂16沿所述固定孔7的一側開設有第三凹槽74，且所述第三凹槽74與所述固定孔7位于同一軸線上，所述墊片2沿中軸線方向的一端抵止于所述滾珠14，且所述墊片2沿中軸線方向的另一端的一部分位于所述第三凹槽74內。

具體實施時，所述墊片2的一側設有小耳13，所述第三凹槽74貫穿所述刀頭固定懸臂16的上表面并在該上表面形成槽口73，所述小耳13從所述槽口73內穿出。所述墊片2串接于所述第二圓柱體部件41上且通過小耳13固定于所述刀頭固定懸臂16上，所述墊片2位于所述滾珠14及所述刀頭固定懸臂16之間，起到隔離所述滾珠14與刀頭固定懸臂16的效果，當所述滾珠14在被拋光的工件的帶動下旋轉時，墊片2不會被滾珠14帶動旋轉且能夠消除刀頭固定懸臂16對滾珠14轉動的阻礙作用，減小滾珠14的轉動阻力，防止所述刀頭固定懸臂16被所述硬質合金材質的滾珠14旋轉磨損。

具體實施時，所述第一圓柱體部件4位于所述滾珠14的第二凹槽內且所述第一圓柱體部件4抵止于所述第二凹槽的底面上。這種結構設計可以確保所述滾珠14在轉動時不會從所述導軸11上脫離，以起到將滾珠14定位于導軸11的作用。

具體實施時，所述滾珠14的一端抵止與所述第一圓柱體部件4和所述第一凹槽17的側壁18，所述滾珠14的另一端抵止于所述墊片2上，所述墊片2的另一端抵止與所述第三凹槽74的底壁71上。所述第一凹槽17的側壁18、滾珠14、墊片2、第三凹槽74的底壁71、第一圓柱體部件4之間相互抵止連接的目的是防止轉動的滾珠14產生軸向竄動，影響工件的加工效果。

具體實施時，所述刀頭固定懸臂16在位于所述鎖緊螺孔12的一側開設有貫穿該刀頭固定懸臂16的進油口15，所述進油口15位于所述滾珠14的上方，所述進油口15有兩個，其分別沿所述固定孔7的中軸線對稱。所述進油口15用來安裝進油接口，目的是將潤滑油噴射到滾珠14及導軸11上，實現對滾珠14及導軸11的潤滑作用，降低所述滾珠14與導軸11之間、滾珠14與工件之間的摩擦，同時所述潤滑油還具有降低摩擦熱的效果。

具體實施時，所述鎖緊螺孔12具有兩個，其分別沿所述固定孔7的中軸線對稱。工作之前，將所述鎖緊螺栓12旋入所述鎖緊螺孔12中，將所述旋緊螺栓的一端抵止在所述導軸11的第二圓柱體部件41上，以有效阻止所述第二圓柱體部件41在所述滾珠14的帶動下轉動或在固定孔7內前后移動，從而保證滾珠14對工件的加工效果。同時，由于所述導軸11的材質為與滾珠14相同的硬質合金，所述旋緊螺栓的一端抵止在所述導軸11的第二圓柱體部件41上還能夠有效預防導軸11轉動對固定孔7帶來的磨損，以防止導軸11在磨損的固定孔7內上下震動而影響工件的加工效果。

具體實施時，如圖5及圖6所示，所述連接端1連接有刀具總成5。所述刀具總成5及連接端1內設有變幅桿61，所述變幅桿61的一端焊接有合金片6，所述變幅桿61的一端及所述合金片6位于所述連接端1內且所述合金片6抵止在所述滾珠14的外圓面上，所述變幅桿61首先震動，所述變幅桿61起到帶動所述合金片6及滾珠14共同震動的效果。

具體實施時，所述連接端1與所述刀具總成5之間的連接方式為螺栓連接、法蘭連接或螺紋連接。本實施例中，優選所述連接為螺紋連接，所述連接端1內開設有帶有螺紋的中空孔72，所述刀具總成5外表面設有與中空孔72相配合的螺紋，所述刀具總成5通過螺紋旋進所述連接端1的中空孔72內，所述中空孔72與第一凹槽17連通，以確保由所述刀具總成5內伸出的變幅桿61的前端的合金片6能夠抵止在所述第一凹槽17內的滾珠14上。

具體實施時，由于不要求所述固定孔7配合導軸11、滾珠14同步旋轉，可以大大降低對固定孔7加工精度和光潔度的要求，本實用新型在確保工件加工效果的前提下，所述固定孔7與導軸11的配合精度一般為0.1-0.3mm，光潔度Ra值可以達到3.2，相比于之前要求配合所述導軸旋轉的固定孔7，本實用新型的固定孔7的機械加工難度降低。

具體實施時，本實用新型的懸臂式刀頭用于高能超聲金屬處理領域，所述懸臂式刀頭需要安裝在配套的刀具總成5上使用。使用時，裝好所述懸臂式刀頭的刀具總成5安裝在車床的刀架上，滾珠14漏出部分與工件直接接觸，并在工件的帶動下同步旋轉。與所述滾珠14的漏出部分相對的的另一端與所述高能超聲變幅桿61接觸，將高能超聲能量通過滾珠14傳遞到工件上，使得所述滾珠14本身有一個徑向的高頻振動。所述懸臂式刀頭的工作過程與車床的車削過程類似。

以上，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。