一種采用磁懸浮軸承支承的旋轉(zhuǎn)超聲主軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采用磁懸浮軸承支承的旋轉(zhuǎn)超聲主軸。
【背景技術(shù)】
[0002]工程陶瓷、光學(xué)玻璃、人工晶體等硬脆性材料因具有硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、不易氧化、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。然而，這些硬脆性材料具有極高的硬度和脆性，其加工十分困難。超聲波加工是近幾十年逐步發(fā)展和應(yīng)用的一種新型加工方法，大量的理論與實(shí)驗(yàn)研宄表明，在硬脆性難加工材料的精密加工中超聲波加工具有普通加工方法無(wú)法比擬的工藝效果。為了更好地發(fā)揮超聲波加工的優(yōu)勢(shì)，通常將超聲波加工與其它傳統(tǒng)加工結(jié)合應(yīng)用，如超聲振動(dòng)輔助磨削、超聲振動(dòng)輔助切削、超聲振動(dòng)輔助銑削和超聲振動(dòng)輔助鉆削等，在這些傳統(tǒng)的加工中加入超聲振動(dòng)輔助能大大提高其加工精度和加工效率。
[0003]旋轉(zhuǎn)超聲加工是一種將超聲加工和傳統(tǒng)機(jī)械加工相結(jié)合的復(fù)合加工方法。加工時(shí)工具一邊作超聲頻小振幅的縱向振動(dòng)，同時(shí)又繞其軸線作高速旋轉(zhuǎn)。這樣即克服了超聲加工效率較低的特點(diǎn)，又提高了傳統(tǒng)機(jī)械加工的精度。為了擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)超聲加工的應(yīng)用，現(xiàn)已將超聲振動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)床主軸相結(jié)合設(shè)計(jì)出旋轉(zhuǎn)超聲主軸。將超聲振動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)床主軸設(shè)計(jì)為一體，即可實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又可實(shí)現(xiàn)軸向超聲振動(dòng)。超聲振動(dòng)則由超聲發(fā)生器通過(guò)變幅桿帶動(dòng)加工工具做縱向超聲振動(dòng)。整個(gè)超聲振動(dòng)系統(tǒng)則通過(guò)變幅桿上零振幅位置點(diǎn)與機(jī)床主軸外殼相連，在主軸帶動(dòng)下整個(gè)超聲振動(dòng)系統(tǒng)連同加工工具一起做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。目前所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)超聲主軸中的超聲振動(dòng)系統(tǒng)連同加工工具僅僅通過(guò)變幅桿上的零位移節(jié)點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行固定，且固定處軸向?qū)挾容^小，因此，造成旋轉(zhuǎn)超聲主軸的徑向剛度小、加工工具與機(jī)床主軸的同軸度低，且當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)后端和工具端都會(huì)由于偏心而產(chǎn)生一定的晃動(dòng)，嚴(yán)重影響加工精度。為了提高旋轉(zhuǎn)軸的徑向剛度和穩(wěn)定性，通常需在軸的兩個(gè)位置進(jìn)行固定和限制，然而，超聲振動(dòng)由于沿軸向會(huì)存在超聲波的振動(dòng)，當(dāng)對(duì)超聲振動(dòng)軸采用接觸式徑向夾持時(shí)，會(huì)阻礙其軸向的振動(dòng)，使得超聲波能量損失，同時(shí)引起振動(dòng)系統(tǒng)發(fā)熱。因此，目前都只是在變幅桿上一個(gè)振幅為零的位置處對(duì)超聲系統(tǒng)進(jìn)行固定，穩(wěn)定性差，徑向剛度低，使得加工精度降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供了一種采用磁懸浮軸承支承的旋轉(zhuǎn)超聲主軸，其克服了【背景技術(shù)】所存在的不足。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種采用磁懸浮軸承支承的旋轉(zhuǎn)超聲主軸，它包括固聯(lián)在機(jī)床上的主軸固定架(50)、裝接在主軸固定架(50)上的主軸殼體(10)和裝接在主軸殼體(10)內(nèi)的超聲波系統(tǒng)，超聲波系統(tǒng)包括變幅桿(21)，變幅桿(21)之前端與主軸殼體(10)相固定連接，其特征在于:它還包括磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)，磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)包括裝接在主軸殼體(10)的磁懸浮軸承定子(31)、裝接在變幅桿(21)之后端的磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子(32)、裝接在主軸固定架(50)的第一感應(yīng)線圈和裝接在主軸殼體(10)的第二感應(yīng)線圈(33)，磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子(32)位于磁懸浮軸承定子(31)內(nèi)且與磁懸浮軸承定子(31)相對(duì)應(yīng)，第二感應(yīng)線圈(33)位于第一感應(yīng)線圈內(nèi)且與第一感應(yīng)線圈相對(duì)應(yīng)，第二感應(yīng)線圈(33)通過(guò)第一導(dǎo)線(34)與磁懸浮軸承定子(31)相連接，第二感應(yīng)線圈(33)接收第一感應(yīng)線圈發(fā)射的電能并通過(guò)第一導(dǎo)線(34)將電能傳遞至磁懸浮軸承定子(31)使之產(chǎn)生磁力以使磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子(32)相對(duì)磁懸浮軸承定子(31)在徑向上保持固定進(jìn)而保證變幅桿(21)之后端與主軸殼體(10)之間在徑向上能無(wú)接觸的相對(duì)固定。
[0005]一較佳實(shí)施例之中:所述第二感應(yīng)線圈(33)套接在主軸殼體(10)之后端部外周，磁懸浮軸承定子(31)裝接在主軸殼體(10)后端之內(nèi)壁，主軸殼體(10)后端開(kāi)設(shè)貫穿主軸殼體(10)內(nèi)外的第一導(dǎo)線孔(11)，第一導(dǎo)線(34)穿過(guò)第一導(dǎo)線孔(11)且其兩端分別與第二感應(yīng)線圈(33)和磁懸浮軸承定子(31)相連接。
[0006]一較佳實(shí)施例之中:所述超聲波系統(tǒng)還包括壓電陶瓷(41)，變幅桿(21)之后端外周設(shè)有第一臺(tái)階面(22)和第二臺(tái)階面(23)，壓電陶瓷(41)重疊套接在變幅桿(21)外且其底端面與第一臺(tái)階面(22)相靠接，磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子(32)套接在變幅桿(21)外且其底端面與壓電陶瓷(41)相靠接，另設(shè)有固定套(24)和鎖固件(25)，固定套(24)套接在變幅桿(21)外且其底端面與第二臺(tái)階面(23)和磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子(32)之頂端面相靠接，鎖固件
(25)將固定套(24)、磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子(32)和變幅桿(21)鎖接在一起。
[0007]一較佳實(shí)施例之中:所述鎖固件(25)為螺栓，變幅桿(21)之后端開(kāi)設(shè)有縱向延伸的螺孔(26)，螺栓之螺帽頂?shù)衷诠潭ㄌ?24)之頂端面，螺栓之螺桿伸入螺孔(26)內(nèi)且與螺孔(26)相螺接配合。
[0008]一較佳實(shí)施例之中:所述主軸殼體(10)通過(guò)圓錐滾子軸承(12)與主軸固定架(50)相轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0009]一較佳實(shí)施例之中:所述主軸殼體(10)之前端內(nèi)壁設(shè)有第三臺(tái)階面(13)，所述變幅桿(21)之前端外周設(shè)有凸環(huán)(27)，凸環(huán)(27)之頂端面與第三臺(tái)階面(13)相靠接，另設(shè)有固定蓋(28)，該固定蓋(28)抵靠在凸環(huán)(27)之底端面且與主軸殼體(10)之內(nèi)壁相緊配入口 ο
[0010]一較佳實(shí)施例之中:所述超聲波系統(tǒng)還包括壓電陶瓷(41)、第三感應(yīng)線圈(42)、第四感應(yīng)線圈(43)、第二導(dǎo)線(44)，壓電陶瓷(41)裝接在變幅桿(21)上，第三感應(yīng)線圈
(42)裝接在主軸固定架(50)上，第四感應(yīng)線圈(43)裝接在主軸殼體(10)上且位于第三感應(yīng)線圈(42)內(nèi)并與第三感應(yīng)線圈(42)相對(duì)應(yīng)，第二導(dǎo)線(44)連接壓電陶瓷(41)和第四感應(yīng)線圈(43)，第三感應(yīng)線圈(42)將超聲波能量傳遞至第四感應(yīng)線圈(43)，第四感應(yīng)線圈
(43)通過(guò)第二導(dǎo)線(44)將超聲波能量傳遞至壓電陶瓷(41)以使壓電陶瓷(41)產(chǎn)生超聲振動(dòng)進(jìn)而使變幅桿(21)產(chǎn)生超聲振動(dòng)。
[0011]一較佳實(shí)施例之中:所述第四感應(yīng)線圈(43)套接在主軸殼體(10)之前端部外周，主軸殼體(10)前端開(kāi)設(shè)貫穿主軸殼體(10)內(nèi)外的第二導(dǎo)線孔(14)，第二導(dǎo)線(44)穿過(guò)第二導(dǎo)線孔(14) ο
[0012]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]第二感應(yīng)線圈接收第一感應(yīng)線圈發(fā)射的電能并通過(guò)第一導(dǎo)線將電能傳遞至磁懸浮軸承定子使之產(chǎn)生磁力以使磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子相對(duì)磁懸浮軸承定子在徑向上保持固定進(jìn)而保證變幅桿之后端與主軸殼體之間在徑向上能無(wú)接觸的相對(duì)固定，增強(qiáng)了變幅桿的徑向剛度，進(jìn)而增強(qiáng)了超聲波系統(tǒng)的徑向剛度。同時(shí)可以通過(guò)磁力調(diào)節(jié)超聲刀具的垂直度及主軸殼體的同軸度，大大提高系統(tǒng)的加工精度。且，加工過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際加工強(qiáng)度的需要，通過(guò)改變電能供應(yīng)以改變磁懸浮軸承的磁力，以便提高滿足加工要求的磁力支承。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]圖1繪示了一較佳實(shí)施例的一種采用磁懸浮軸承支承的旋轉(zhuǎn)超聲主軸的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2繪示了一較佳實(shí)施例的主軸殼體的剖視示意圖。
[0017]圖3繪示了一較佳實(shí)施例的變幅桿的剖視示意圖。
[0018]圖4繪示了一較佳實(shí)施例的磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]請(qǐng)查閱圖1至圖4，一種采用磁懸浮軸承支承的旋轉(zhuǎn)超聲主軸的一較佳實(shí)施例，所述的一種采用磁懸浮軸承支承的旋轉(zhuǎn)超聲主軸，它包括固聯(lián)在機(jī)床上的主軸固定架50、主軸殼體10、超聲波系統(tǒng)和磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)。
[0020]所述主軸殼體10轉(zhuǎn)動(dòng)裝接在主軸固定架50。
[0021]本實(shí)施例中，主軸殼體10后端開(kāi)設(shè)貫穿主軸殼體10內(nèi)外的第一導(dǎo)線孔11。
[0022]本實(shí)施例中，所述主軸殼體10通過(guò)圓錐滾子軸承12與主軸固定架50相轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0023]本實(shí)施例中，所述主軸殼體10之前端內(nèi)壁設(shè)有第三臺(tái)階面13。
[0024]所述超聲波系統(tǒng)裝接在主軸殼體10內(nèi)，超聲波系統(tǒng)包括變幅桿21，變幅桿21之前端與主軸殼體10相固定連接。
[0025]本實(shí)施例中，所述超聲波系統(tǒng)還包括壓電陶瓷41、第三感應(yīng)線圈42、第四感應(yīng)線圈43、第二導(dǎo)線44，壓電陶瓷41裝接在變幅桿21上，第三感應(yīng)線圈42裝接在主軸固定架50上，第四感應(yīng)線圈43裝接在主軸殼體10上且位于第三感應(yīng)線圈42內(nèi)并與第三感應(yīng)線圈42相對(duì)應(yīng)，第二導(dǎo)線44連接壓電陶瓷41和第四感應(yīng)線圈43，第三感應(yīng)線圈42將超聲波能量傳遞至第四感應(yīng)線圈43，第四感應(yīng)線圈43通過(guò)第二導(dǎo)線44將