[发明专利]机床、冷压超声波刀柄、超声波加工装置

说明书

本发明公开了机床、冷压超声波刀柄、超声波加工装置。其中，超声波加工装置通过冷压的方式固定加工刀具，无论是加工刀具配合筒夹一起压装于变幅杆的插孔内，还是加工刀具直接压装于变幅杆的插孔内，均省略了密封螺帽，因此可减少不同部件之间的接触面，降低超声波传递过程中的能量损耗，提高加工效果，同时可避免密封螺帽卡滞及筒夹的内锥度精度流失等问题，保证加工质量和加工精度，且质量更轻，转动惯量更小；冷压超声波刀柄具有能量损耗低、加工质量好、加工精度高、重量轻、转动惯量小等优点；机床具有加工质量好、加工精度高、加工性能优异等优点。

技术领域

本发明涉及精加工设备技术领域，特别是涉及机床、冷压超声波刀柄、超声波加工装置。

背景技术

就目前的超声波加工装置而言，加工刀具主要通过密封螺帽安装于超声波刀柄上，具体方法为：先将加工刀具插入筒夹内，然后将筒夹插设于变幅杆的插孔内，最后在加工刀具的前端套设密封螺帽，密封螺帽与变幅杆之间为螺纹连接，从而使得筒夹发生径向的弹性变形，以夹紧加工刀具。

但是，由于筒夹、密封螺帽等组件之间形成多个接触面，并且筒夹与密封螺帽的材料也通常不同，因此在超声波的传导过程中，各组件之间的接触面会由于介质的突变而对能量产生较大的耗损，且在实际使用过程中，筒夹和密封螺帽的连接位置发热严重，造成密封螺帽容易卡死，筒夹的内锥精度快速流失，使得加工质量和加工精度得不到保证。

发明内容

本申请的目的在于提供一种能够减小工作过程中超声波能量的耗损，以保证加工质量和加工精度的超声波加工装置、冷压超声波刀柄以及机床。

为了实现上述目的，本发明提供了一种超声波加工装置，其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。

本申请的一些实施例中，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。

本申请的一些实施例中，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