[发明专利]超声振动工作台及加工工艺

说明书

本发明涉及机械加工技术领域，公开了一种超声振动工作台及加工工艺，超声振动工作台包括底座、超声换能器、复合变幅杆和夹具；所述底座设有空腔，所述超声换能器封装于所述空腔内；所述复合变幅杆的输入端可拆卸连接所述超声换能器，所述复合变幅杆的输出端连接所述夹具；所述夹具用于夹持待加工工件。该超声振动工作台利用工件做超声振动，避免受制于刀具的高速旋转，使得加工过程更加稳定，可适用于高速切削环境，能够有效地降低切削力和切削温度，减少刀具和超声换能器的损坏，提升加工质量，其结构简单，拆卸方便，可以即装即用。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种超声振动工作台及加工工艺。

背景技术

硬脆材料等难加工材料的加工有传统加工及特种加工技术两大类。传统机械加工常用金刚石车削、精密磨削及精密研磨等加工方法，但是传统机械加工在加工硬脆材料时常常出现裂纹、崩边等加工缺陷，往往很难获得良好的加工效果，加工效率低，加工成本高。特种加工在硬脆材料加工中具有独特的优势，不受工件硬度影响、残余应力小、刀具磨损小等优点使其特别适合硬脆材料的高效精密加工，因而硬脆材料的加工往往使用特种加工或复合加工。超声加工是对刀具或工件施加高频振动的特种加工方法，由于具有切削力小，加工质量好，刀具磨损小等特点，在难加工材料加工中得到了广泛的应用。

目前的超声振动加工技术一般都是采用刀具振动的形式，如旋转超声振动加工技术是刀具在高频振动的同时还随着机床的主轴做高速旋转。工作时，由电机通过联轴器驱动主轴以及与之连接在一起的超声加工装置旋转，从而使刀具既具有旋转运动，也具有轴向超声振动。但是，为了保证装置的旋转精度，需要对主轴进行改装和定位，以确保主轴与超声加工装置的同轴度。此外，这种加工形式还受制于主轴旋转速度，当主轴高速旋转时，旋转超声加工装置的电极极易磨损，导致装置损坏，生产加工不能正常进行。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种使用方便、加工效率高的超声振动工作台，以解决现有的超声加工装置定位难、易损坏的问题。

本发明的另一目的是提供一种利用上述超声振动工作台的加工工艺，以满足高速切削加工的应用需求。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种超声振动工作台，包括底座、超声换能器、复合变幅杆和夹具；所述底座设有空腔，所述超声换能器封装于所述空腔内；所述复合变幅杆的输入端可拆卸连接所述超声换能器，所述复合变幅杆的输出端连接所述夹具；所述夹具用于夹持待加工工件。

其中，所述复合变幅杆的输出端设有进屑孔，所述复合变幅杆的侧壁设有排屑孔；所述进屑孔与所述排屑孔贯通，形成排屑通道。

其中，所述底座设有连通所述空腔的冷却孔，所述冷却孔用于冷却所述超声换能器。

其中，所述超声换能器为四分之一波长结构，所述复合变幅杆为四分之三波长结构。

其中，所述复合变幅杆为三级复合变幅杆；其中，第一级变幅杆为四分之一波长结构的圆柱体，第二级变幅杆为四分之一波长结构的圆锥体，第三级变幅杆为四分之一波长结构的圆柱体。

其中，所述超声换能器所述超声换能器包括前盖板、压电陶瓷组、后盖板和预紧螺栓；所述压电陶瓷组设置于所述前盖板和所述后盖板之间，所述预紧螺栓依次穿过所述前盖板、所述压电陶瓷组和所述后盖板，以使得所述前盖板和所述后盖板压紧所述压电陶瓷组；所述前盖板位于所述空腔的底部，所述后盖板抵接所述复合变幅杆的输入端。

其中，所述夹具采用四爪卡盘，所述四爪卡盘螺纹连接所述复合变幅杆的输出端。

其中，所述复合变幅杆的外壁沿周向设有多个螺旋槽。

其中，所述螺旋槽的切口形状为曲边四边形。