专利摘要

本发明公开一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，包括拉钉接口、刀柄、刀柄内腔、电极、旋转电极、外接电极、固定座、油孔、注油座、油管、进油通道、变幅段、外帽、刀片、刀杆、刀具内孔、弹性夹、锥形槽、出油通道、油腔、内柱塞、定位螺栓、基座孔、基座、压电片、基础块、承力螺栓、刀柄锥面等。本发明使刀具在切削过程中产生高频振动，同时提供连续微流体形式的润滑剂。在超声振动和微量润滑的作用下，实现降低切削力、改善表面质量、提高切削效率等效果。所提出的刀具内部设置了油腔，用于存储润滑油，在振动作用下油腔体积变化，实现润滑剂传输，切削区不产生油雾，真正实现清洁生产。本发明具有操作简单，通用性强，高效绿色的优点。

权利要求

1.一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，其特征在于：该刀具包括：拉钉接口、刀柄、刀柄内腔、电极、旋转电极、外接电极、固定座、油孔、注油座、油管、进油通道、变幅段、外帽、刀片、刀杆、刀具内孔、弹性夹、锥形槽、出油通道、油腔、内柱塞、定位螺栓、基座孔、基座、压电片、基础块、承力螺栓、刀柄锥面；

刀柄通过设置的刀柄锥面与机床的主轴直接相连，在刀柄一端设有拉钉接口；

基座与刀柄通过定位螺栓固定连接；

旋转电极设置在固定基座内部，一端连接外接电极，一端连接刀柄内腔内压电片的电极；

承力螺栓、基础块、压电片、基座、变幅段组成了超声波供给系统，在电能驱动下，压电片产生周期振动，并将振动传递至基础块，变幅段将振幅放大传递至刀具；

内柱塞设置在所述刀具的内部，基础块、变幅段、内柱塞形成了油腔，用于存储切削区的润滑油；油腔一端设有进油通道，为收缩型通道，另一端设有出油通道，为扩散型通道；进油通道通过油管连接外部油孔，用于从外部供油；出油通道连接了油腔和锥形槽，当油进入锥形槽后即可进入刀具内孔，并传输至刀片处的切削区域；

固定座固定在外部机床固定部件上，不随刀具转动；旋转电极设置在固定座内部，一端连接外接电极，一端连接内部压电片的电极；固定座设置有油孔，用于将外部润滑油注入注油座；

刀杆安装在弹性夹内部，弹性夹安装在外帽内部；外帽通过螺纹与变幅段紧固，在旋紧过程中，弹性夹的锥面与锥形槽压紧，使弹性夹收缩，进而夹紧刀柄；

刀片安装在刀柄上，并随刀柄旋转，用于切削外部材料。

2.根据权利要求1所述的一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，其特征在于：所述的基础块、压力片、基座以及内柱塞通过承力螺栓连接在一起；外部电能通过外接电极、旋转电极将电能输送至电极，进而向压力片供电；当外部供电为高频周期性电流时，压电片产生周期性振动，因为受承力螺栓的紧固作用，压电片的振动将分别传递至基础块、基座及内柱塞。

3.根据权利要求1所述的一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，其特征在于：所述内柱塞为圆柱锥形结构，材料为铝合金或复合材料。

4.根据权利要求1所述的一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，其特征在于：变幅段为圆锥形结构，材料为钢。

5.根据权利要求1所述的一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，其特征在于：所述的固定座还设置有油孔。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械加工领域应用的刀具，特别是一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，属于机械加工技术领域。

背景技术

超声波辅助切削具有切削力小、变形量低、加工精度高等优点，其系统操作简单，维护方便，加工成本较低。鉴于此，工业发达国家已将超声波振动系统施加于传统机械加工设备上，显著提升了材料去除率(约2.5倍)，明显改善了表面质量。目前，超声波辅助加工在车削、铣削、磨削中均有相应研究成果。随着超声波加工研究的不断深入，其应用范围还将继续扩大。

超声波振动使切削刀具和工件产生高频分离-闭合，所形成的微间隙为润滑剂提供了渗入途径，将大幅提升润滑效果。在绿色制造发展背景下，目前使用的准干切削(微量润滑)方法因使用油雾作为润滑剂，仍存在工作区域油雾浓度大、污染工作环境的瓶颈问题。

针对这一现实问题，基于超声波辅助切削的优势，本发明提出一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具。该刀具具备使刀片产生超声波振动的功能，具有降低切削力、提高已加工表面质量、提高切削效率的优点。该刀具提供微量润滑剂至切削区域，该润滑剂的供给形式为连续微流体，不产生油雾，可进一步降低工作区域的油雾浓度，实现清洁化绿色生产。润滑剂的供给源于振动作用，不需要额外消耗电能，而且在振动停止时即停止供给润滑油，实现了自助式供给。另外，刀具设置的刀柄锥面为通用型锥面，可直接应用于常用机床。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，以针对现有微量润滑形成油雾的问题，基于超声波加工的优势，提出的一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具。

本发明提出的一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具包括：拉钉接口、刀柄、刀柄内腔、电极、旋转电极、外接电极、固定座、油孔、注油座、油管、进油通道、变幅段、外帽、刀片、刀杆、刀具内孔、弹性夹、锥形槽、出油通道、油腔、内柱塞、定位螺栓、基座孔、基座、压电片、基础块、承力螺栓、刀柄锥面。

刀柄通过设置的刀柄锥面与机床的主轴直接相连，在刀柄一端设有拉钉接口。

基座与刀柄通过定位螺栓固定连接。

旋转电极设置在固定基座内部，一端连接外接电极，一端连接刀柄内腔内压电片的电极；

承力螺栓、基础块、压电片、基座、变幅段组成了超声波供给系统。在电能驱动下，压电片产生周期振动，并将振动传递至基础块，变幅段将振幅放大传递至刀具。

内柱塞设置在本发明刀具的内部，基础块、变幅段、内柱塞形成了油腔，用于存储切削区的润滑油。油腔一端设有进油通道，为收缩型通道，另一端设有出油通道，为扩散型通道。进油通道通过油管连接外部油孔，用于从外部供油。出油通道连接了油腔和锥形槽，当油进入锥形槽后即可进入刀具内孔，并传输至刀片处的切削区域。其中，所述内柱塞为圆柱锥形结构，材料为铝合金或复合材料。变幅段为圆锥形结构，材料为钢。

在压电片振动时，因为内柱塞与外部变幅段的结构和材料不同，振动幅值也不同，因此所述油腔的体积发生周期性变化。对油腔而言，进油通道的进油阻力小，出油阻力大，出油通道的出油阻力小，回油阻力大，因此二者形成了阻力差。也即，在油腔体积发生变化的过程中，油由进油通道向出油通道流动。

固定座固定在外部机床固定部件上，不随刀具转动。旋转电极设置在固定座内部，一端连接外接电极，一端连接内部压电片的电极。固定座设置有油孔，用于将外部润滑油注入注油座。

刀杆安装在弹性夹内部，弹性夹安装在外帽内部。外帽通过螺纹与变幅段紧固，在旋紧过程中，弹性夹的锥面与锥形槽压紧，使弹性夹收缩，进而夹紧刀柄。

刀片安装在刀柄上，并随刀柄旋转，用于切削外部材料。

本发明一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，具体优点在于：在超声波加工的基础上，为切削区域提供润滑剂，进一步降低切削力，提高切削效率。所使用的润滑剂供给方法为连续微流体，将润滑剂的使用量将至最低，并不产生任何油雾，进一步净化工作区域，真正实现清洁化绿色生产。本发明中润滑剂为自供给，也即不消耗额外的电能，只在超声波使用时供给润滑剂。本发明提供的刀具设有常用的刀柄锥面，可在常用机床直接使用。本发明提供的刀具在切削硬脆材料、复合材料时，具有突出优势。

附图说明

图1超声波辅助切削用自助式润滑刀具。

图2基座侧视图。

图3基座主视图。

图4基座俯视图。

1拉钉接口、2刀柄、3刀柄内腔、4电极、5旋转电极、6外接电极、7固定座、8油孔、9注油座、10油管、11进油通道、12变幅段、13外帽、14刀片、15刀杆、16刀具内孔、17弹性夹、18锥形槽、19出油通道、20油腔、21内柱塞、22定位螺栓、23基座孔、24基座、25压电片、26基础块、27承力螺栓、28刀柄锥面

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具，如图1所示，具体包括：

拉钉接口1、刀柄2、刀柄内腔3、电极4、旋转电极5、外接电极6、固定座7、油孔8、注油座9、油管10、进油通道11、变幅段12、外帽13、刀片14、刀杆15、刀具内孔16、弹性夹17、锥形槽18、出油通道19、油腔20、内柱塞21、定位螺栓22、基座孔23、基座24、压电片25、基础块26、承力螺栓27、刀柄锥面28、

其中，拉钉接口1布置在刀柄2一端，用于安装拉钉，拉钉与机床的卡口相连。

刀柄2与机床的机械主轴通过拉钉相连，同时，刀柄2上的刀柄锥面28与主轴的内锥面紧密贴合固定。刀柄锥面28为通用标准锥面，也即刀柄2可安装在常规机床上。

刀柄2的另一端为基座24，二者通过圆周布置的定位螺栓22相连。具体连接方式为，定位螺栓22穿过基座24上的基座孔23与刀柄2上的螺纹孔螺纹紧固连接。

刀柄2的外侧为固定座7，固定座7与外部机床固定部件相连，不随主轴转动。

旋转电极5设置在固定基座7内部，一端连接外接电极6，一端连接刀柄内腔3内压电片25的电极4。当刀柄2旋转时，旋转电极5与外接电极6相连的一端固定，与电极4相连的一端随之旋转。外部电源即可在刀柄旋转时将电输送至电极4，为压电片25供电。

固定座7还设置有油孔8，用于注入外部润滑油。

承力螺栓27、基础块26、压电片25、电极4设置在刀柄内腔3内部。

基础块26、压力片25、基座24以及内柱塞21通过承力螺栓27连接在一起。外部电能通过外接电极6、旋转电极5将电能输送至电极4，进而向压力片25供电。当外部供电为高频周期性电流时，压电片25产生周期性振动，因为受承力螺栓27的紧固作用，压电片25的振动将分别传递至基础块26、基座24、内柱塞21。

基座24与变幅段12固定相连，振动幅值经变幅段12放大。

内柱塞21设置在基座24及变幅段12内部，基座24、变幅段12与内柱塞21形成了油腔20。

油腔20用于贮存润滑油，一端为进油通道11，一端为出油通道19。相对于油腔20而言，因进油通道11的几何形状为收缩型，油流入油腔20的阻力小于流出的阻力、因出油通道19的几何形状为扩散型，油流出油腔20的阻力小于流入的阻力，因此进油通道与出油通道间形成了阻力差。也即，在油腔体积发生变化的过程中，油由进油通道向出油通道流动。

所述内柱塞21为圆柱锥形结构，材料为铝合金或复合材料。

所述基座24上设置了进油通道11、注油座9、基座孔23，材料为钢、其中进油通道11为收缩式几何结构，基座孔23为圆周向布置。

变幅段12为圆锥形结构，材料为钢。

在压电片25产生高频振动时，因内柱塞21与基座24和变幅段12的几何形状和材质均不同，所以振动幅值也不同。因此，油腔20的体积产生高频变化，也即产生了泵出和泵入的作用。由于进油通道11和出油通道19的特性差别，油可以从进油通道11流入油腔20，并经出油通道19流出。

基座24上设置了注油座9，注油座9设置在油孔内，并与油孔内部旋转密封。在刀柄2高速转动时，外部油即可通过油孔8注入。

油进入注油座9，通过内部通道流入油管10，并进入进油通道11。由进油通道11排出的油进入油腔20内。在振动作用下，油腔20内部的油被排出至出油通道19。出油通道19内的润滑油流出并进入锥形槽18。

弹性夹17设置在外帽13内部，刀杆15设置在弹性夹内部。当外帽13通过螺纹与变幅段12固定时，弹性夹17的锥面与锥形槽18的锥面紧密接触，进而产生收缩力，弹性夹17收缩，内部孔径变小，进而夹紧刀杆15。经变幅段12的放大作用，大幅振动通过外帽13传递至弹性夹17，进而带动刀杆15振动。

刀杆15内部设置了刀具内孔16，因此，锥形槽18内的油即可通过刀具内孔16抵达至刀片14的切削区域，实施润滑作用。

可见，当外部电源供入时，压电片25驱动整个刀具振动，刀杆15上的刀片14振动，将产生与切削工件间的开合，不仅降低了切削力，也为润滑油的渗入提供了通道。压电片25的振动，引起了油腔20的体积变化，又因为进油通道11和出油通道19的压差特性，油腔20产生泵入和泵出的作用，润滑油即可通过油管10进入油腔20，并在压力下由出油通道19排出。润滑油的流动与压力片25的振动直接相关，也即只有在超声形成时才会驱动传输润滑油，形成了自助式润滑的效果。

具体工作时：

(1)刀柄2安装在机床的机械主轴内部，并被拉钉拉紧固定、

(2)主轴旋转，刀柄2带动整套刀具转动，固定座7不产生旋转运动、

(3)外部电源向外接电极6供电，压力片25振动、

(4)外部润滑油通过油孔8注入，并在泵吸作用下进入油腔20内部，在泵出作用下排出至出油通道19、

(5)油由出油通道19排出至锥形槽18内部，进入刀具内孔16、

(6)从刀具内孔16排出的油抵达至刀片14的切削工作区域，实施润滑作用、

(7)超声振动的刀片14在润滑油的作用下切削工件、

(8)完成切削工作后，停止主轴转动，外部电源停止供电，压电片25停止振动，油腔20内部体积不变，泵入和泵出作用停止，润滑油也将停止供给。

一种超声波辅助切削用自助式润滑刀具专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。