[发明专利]一种可换刀头式蜂窝芯超声插切刀具

说明书

本发明公开了一种可换刀头式蜂窝芯超声插切刀具，包括依次相连的连接段、紧固段和切削段，连接段通过连接段外螺纹与超声变幅杆相连。切削段具有依次相连的切削段外螺纹、圆柱形过渡段、锥台形过渡段和切削刃段构成的外壁，以及圆柱形孔和锥台形孔构成的内壁。装配时，首先将紧固段与切削段配合，其次将连接段与切削段配合，最后向连接段方向锁紧所述紧固段。当切削刃发生磨破损后，可对切削刃进行修磨，并缩短连接段和切削段的配合长度对修磨后损失的长度进行补偿，以使刀具的总长保持不变，当切削刃无法继续修磨时只需更换切削段。本发明可降低刀具的制造和使用成本，修磨后的刀具仍具有良好的加工精度、可用性和最佳的振动特性，切屑清理方便。

技术领域

本发明涉及一种机械加工刀具，具体涉及一种可换刀头式蜂窝芯超声插切刀具。

背景技术

蜂窝夹层结构由于比强度与比刚度高、抗冲击能力强等特点，广泛应用于航空航天、水陆交通等诸多领域。蜂窝芯夹层结构在制造过程中，需要对蜂窝芯的外形轮廓进行加工，以实现与面板外形尺寸的配合。

采用传统的高速铣削方法加工蜂窝芯外形轮廓时，高速铣削刀具常以10000r/min以上的转速高速旋转，在刀具切削刃和粉碎刃的共同作用下，将切屑切离和粉碎，实现蜂窝芯的加工，材料去除量和切削力大，容易出现蜂窝芯撕裂等加工损伤，加工质量不易保证。大连理工大学将超声振动切削的优势与传统的蜂窝芯插切方法相结合，针对蜂窝芯外形轮廓的高质量加工需求，提出了超声插切加工方法，公开了《一种超声插切加工刀具》，专利申请号201810157271.6，在超声插切加工中，蜂窝芯材料的切断是由插切刀具的旋转运动、进给运动和超声振动的共同作用完成，利用超声振动减小切削力和摩擦力等优势，提高了插切轮廓的加工质量。随着技术的发展，蜂窝芯构件的加工对于超声插切刀具的研制提出了低成本制造和使用新需求：由于上述超声刀具由整体棒料刃磨而成，刀具整体的制造成本高。在刀具使用过程中，一旦刀具发生磨破损，在对刀具切削刃修磨后，刀具修磨后的长度和直径变化还会影响刀体的整体谐振性能，难以满足既定的刀具振幅输出要求，只能对磨破损后的刀具进行整体更换，增加了刀具的使用成本。此外，现有超声插切刀具采用正后角结构，修磨后刀具直径的减小会影响蜂窝芯外形轮廓的加工精度，增加了编程等工艺成本。

发明内容

针对上述不足，本发明提出了一种可换刀头式蜂窝芯超声插切刀具。

本发明的技术方案如下：

一种可换刀头式蜂窝芯超声插切刀具，包括依次相连的连接段、紧固段和切削段三部分；

所述的连接段一端端面设有定位面和用于与超声变幅杆连接的连接段外螺纹，另一端设有用于和所述切削段连接的连接段螺纹孔，靠近所述定位面的外壁上设有连接段扳手槽；

所述的紧固段内部设有用于和所述切削段连接的紧固段螺纹孔，外壁上设有紧固段扳手槽；

所述切削段的内部包括相连的圆柱形孔和锥台形孔，外部自圆柱形孔一端开始，为依次相连的切削段外螺纹、圆柱形过渡段、锥台形过渡段和切削刃段，所述圆柱形过渡段上设有切削段扳手槽。

所述定位面到所述锥台形孔的大端的距离为声波在刀具材料中传播波长的(N+0.75)倍(N为自然数)，所述定位面到连接段螺纹孔端面的距离为声波在刀具材料中传播波长的(N+0.5)倍(N为自然数)。使切削刃的末端为振幅最大位置，紧固段与连接段连接处为振动节点位置。

所述切削刃外侧外形为圆柱形，即刀具的后角为零，可以在修磨后保证刀具的直径不改变，修磨后减少的长度可以通过缩短所述连接段螺纹孔与所述切削段外螺纹的配合长度进行补偿，使刀具的总长度保持不变，保证刀具获得最佳的振动特性，降低刀具的使用成本。

所述连接段和紧固段所用的制造材料为碳素工具钢，所述切削段所用的制造材料为高速钢或硬质合金，以降低刀具的制造成本。

刀具的装配方式为：首先将紧固段与切削段配合，其次将连接段与切削段配合，最后向连接段方向锁紧紧固段