[发明专利]机床、冷压超声波刀柄、超声波加工装置

权利要求书

1.一种超声波加工装置，其特征在于，包括冷压超声波刀柄和加工刀具，所述冷压超声波刀柄包括：

刀柄本体，其开设有自其前端面向后延伸的容置腔；

变幅杆，其包括杆体以及设于所述杆体外周面上的法兰，所述法兰连接于所述刀柄本体的前端，所述杆体的后端伸入所述容置腔内，所述杆体开设有自其前端面向后延伸的插孔，所述插孔呈从前至后孔径逐渐减小的锥形并与所述容置腔同轴设置；

筒夹，其套设于所述加工刀具的外部，并与所述加工刀具一起通过冷压的方式压装于所述插孔内，所述筒夹的外轮廓呈与所述插孔相适配的锥形，所述筒夹开设有多条沿其周向间隔分布的变形槽，所述筒夹的外侧面与所述插孔的孔壁面相抵接，使得所述筒夹沿径向向内收缩变形，以夹紧所述加工刀具，且所述筒夹的外侧面与所述插孔的孔壁面之间产生轴向的自锁摩擦力，以防止所述筒夹向前移动并与所述杆体脱离；以及

超声波换能器，其设于所述容置腔内且安装于所述杆体的后端；

其中，所述法兰的中心与所述杆体的前端面之间的距离为L₁(mm)，所述杆体的前端面与所述加工刀具的前端面之间的距离为L₂(mm)，所述超声波换能器在基础振动频率下的波长的1/4为λ′(mm)，所述超声波换能器在高阶振动频率下的波长的1/4为λ″(mm)，L₁+L₂＝λ′＝n×λ″，且15≤L₁+L₂≤300，1n≤10。

2.根据权利要求1所述的超声波加工装置，其特征在于，所述法兰的后端面与所述刀柄本体的前端面相贴合，且所述法兰的后端面上设有环绕所述杆体的第一凸环，所述刀柄本体的前端面开设有与所述第一凸环相适配的第一环槽。

3.根据权利要求1所述的超声波加工装置，其特征在于，所述超声波加工装置的基础振动频率为F₁(Hz)，所述超声波加工装置的高阶振动频率为F₂(Hz)，F₁、F₂、L₁之间满足如下函数关系：

F₂＝m×F₁

其中，1m≤15，10≤L₁≤250，K₁为修正系数，0.7≤K₁≤1.3。

4.根据权利要求3所述的超声波加工装置，其特征在于，所述变幅杆的密度为ρ(g/cm³)，所述变幅杆的杨氏模量为E(GPa)，所述杆体的外径为D(mm)，上述参数值之间满足如下函数关系：

其中，6≤D≤65，K₂为修正系数，0.9K₂≤1.1。

5.根据权利要求3所述的超声波加工装置，其特征在于，10≤L₁≤150。

6.根据权利要求1所述的超声波加工装置，其特征在于，所述变形槽连通所述筒夹的外周面与内周面，且所述变形槽自所述筒夹的前端面沿所述筒夹的轴向向后延伸至距所述筒夹的后端面一定距离A(mm)，A＞0。

7.根据权利要求6所述的超声波加工装置，其特征在于，3≤A≤20。

8.根据权利要求6所述的超声波加工装置，其特征在于，所述变形槽在所述筒夹的前端面上形成的开口与所述筒夹的内周面相距一定距离B(mm)，B＞0。

9.根据权利要求8所述的超声波加工装置，其特征在于，2≤B≤5。