一種超聲波電主軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于加工中心的超聲波電主軸。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的數(shù)控加工中心采用了超聲能量輔助的方式，結(jié)合機(jī)床的高速旋轉(zhuǎn)，用于對(duì)硬脆材料加工。在超聲輔助加工中，超聲能是加工工藝最為關(guān)鍵的參數(shù)，其起到激發(fā)材料的原子能，降低切削力等作用。換能器是超聲加工中提供超聲能量的核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其工作原理是利用壓電逆效應(yīng)將頻率電信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻超聲振動(dòng)，并將超聲能傳輸?shù)郊庸げ牧?。換能器作為超聲能量傳遞的載體，其工作性能直接影響加工材料的表面精度、加工效率、刀具壽命。為保證材料的加工精度與效率，需要精確控制換能器的超聲能量傳遞與振動(dòng)模式。
[0003]在機(jī)床主軸上增加超聲波模塊，如果換能器的振動(dòng)特性不得到有效的控制，將會(huì)影響到機(jī)床的主軸，尤其會(huì)影響到主軸的軸承，將對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)特性與壽命產(chǎn)生負(fù)面作用。
[0004]當(dāng)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過程中，如何將超聲能量通過換能器傳遞到刀具上，是一件很困難的問題，現(xiàn)有技術(shù)中采用外置式(如刀柄方式)或超聲波載體直接裝在主軸外部的方式，依然存在很多問題，比如:動(dòng)平衡差、傳遞距離長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速低、加工表面光潔度差、進(jìn)水進(jìn)灰容易損壞、超聲元件壽命有限。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種把超聲波與電主軸相結(jié)合為復(fù)合型整體電主軸、其結(jié)構(gòu)緊湊、能夠減小加工阻力、提高加工效率、精度高、延長(zhǎng)刀具使用壽命、精確控制超聲能量最大功率傳遞的超聲波電主軸。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種超聲波電主軸，包括機(jī)殼、設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在機(jī)殼兩端的端蓋及固定在轉(zhuǎn)子端部的加工刀具，所述轉(zhuǎn)子前端設(shè)置有內(nèi)藏式裝配腔，所述內(nèi)藏式裝配腔內(nèi)固定有換能器，轉(zhuǎn)子前端與換能器連接，轉(zhuǎn)子的后端伸入機(jī)殼后端，機(jī)殼后端設(shè)置有磁共振接收單元及磁共振發(fā)射單元，轉(zhuǎn)子后端分別與磁共振接收單元及磁共振發(fā)射單元連接，所述磁共振接收單元固定在轉(zhuǎn)子上，磁共振接收單元與換能器電連接，所述磁共振發(fā)射單元對(duì)應(yīng)設(shè)置在磁共振接收單元后部并與機(jī)殼固定連接，磁共振發(fā)射單元與磁共振接收單元之間設(shè)有間隙，轉(zhuǎn)子一端連接換能器，另一端連接磁共振接收單元及磁共振發(fā)射單元，使電主軸與超聲波結(jié)構(gòu)緊湊。
[0007]在本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)設(shè)有與內(nèi)藏式裝配腔連通的通孔，磁共振接收單元的連接線穿過通孔與換能器相連接。
[0008]在本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例中，所述機(jī)殼包括可拆卸連接的前機(jī)殼和后機(jī)殼，所述轉(zhuǎn)子兩端分別伸入前機(jī)殼、后機(jī)殼內(nèi)，所述換能器設(shè)置在軸的內(nèi)藏式裝配腔內(nèi)，所述后機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有后機(jī)殼內(nèi)腔，所述磁共振接收單元和磁共振發(fā)射單元設(shè)置在后機(jī)殼內(nèi)腔內(nèi)。所述轉(zhuǎn)子一端通過前軸承組件固定在端蓋內(nèi)，轉(zhuǎn)子中部設(shè)置有中間支撐軸承，所述中間支撐軸承通過轉(zhuǎn)子的中部設(shè)置在前機(jī)殼后部。
[0009]在本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例中，所述磁共振接收單元后端設(shè)置有軸承組件。
[0010]在本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例中，所述后機(jī)殼一端設(shè)置有超聲波電源插座及快插水嘴。
[0011]在本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例中，所述磁共振接收單元與磁共振發(fā)射單元之間的距離為 0.5_2mm。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:該超聲波電主軸利用刀具在軸向尚頻振動(dòng)以及刀具尚速旋轉(zhuǎn)切削工件等多重作用下，通過電主軸與換能器的巧妙結(jié)合，提高轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)精度、剛性和可靠性，可以減小加工阻力，提高加工效率，明顯提高加工表面粗糙度，刀具因本身高頻振動(dòng)而不沾殘肩，極大延長(zhǎng)刀具使用壽命，殘留加工應(yīng)力小，適合鋁基碳化硅、碳/碳復(fù)合材料、陶瓷、藍(lán)寶石、人造水晶、光學(xué)玻璃、半導(dǎo)體材料、硬質(zhì)合金、不銹鋼、高溫合金等硬脆材料的加工。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型的超聲波電主軸的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0016]如圖1所不，一種超聲波電主軸，包括機(jī)殼、設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子3、設(shè)置在機(jī)殼兩端的端蓋2及固定在轉(zhuǎn)子3端部的加工刀具4，所述轉(zhuǎn)子3前端設(shè)置有內(nèi)藏式裝配腔，所述內(nèi)藏式裝配腔內(nèi)固定有換能器5，所述機(jī)殼包括可拆卸連接的前機(jī)殼I和后機(jī)殼9，所述轉(zhuǎn)子3兩端分別伸入前機(jī)殼1、后機(jī)殼9內(nèi)，所述換能器5設(shè)置在前機(jī)殼I的內(nèi)藏式裝配腔內(nèi)，所述后機(jī)殼9內(nèi)設(shè)置有后機(jī)殼內(nèi)腔，后機(jī)殼內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有磁共振接收單元6及磁共振發(fā)射單元7，磁共振接收單元6及磁共振發(fā)射單元7上分別設(shè)置有軸承，轉(zhuǎn)子3后端分別與磁共振接收單元6及磁共振發(fā)射單元7連接，所述磁共振接收單元6固定在轉(zhuǎn)子3上，轉(zhuǎn)子3內(nèi)設(shè)有與內(nèi)藏式裝配腔連通的通孔8，磁共振接收單元6的連接線穿過通孔8與換能器5相連接，所述磁共振發(fā)射單元7對(duì)應(yīng)設(shè)置在磁共振接收單元6 —側(cè)并與后機(jī)殼9固定連接，磁共振發(fā)射單元7與磁共振接收單元6之間距離為0.5-2_，所述轉(zhuǎn)子3 —端通過前軸承組件12固定在端蓋2內(nèi)，轉(zhuǎn)子3中部設(shè)置有中間支撐軸承，中間支撐軸承通過轉(zhuǎn)子的中部設(shè)置在前機(jī)殼I后部，所述磁共振接收單元6后端設(shè)置有軸承組件，所述后機(jī)殼9 一端設(shè)置有超聲波電源插座14及快插水嘴11。
[0017]超聲波電源通過超聲波電源插座14與磁共振發(fā)射單元7連接，磁共振接收單元6通過連線與換能器5連接。軸伸端通過ERll螺帽與彈性筒夾10夾緊加工刀具4。當(dāng)超聲波電源通電，電機(jī)通電高速旋轉(zhuǎn)，磁共振接收單元6隨轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電磁感應(yīng)，即使在轉(zhuǎn)子3在各種不同的高速旋轉(zhuǎn)中都能將電能量有效地傳遞給換能器5，實(shí)現(xiàn)了換能器5的驅(qū)動(dòng)，從而輸出高頻超聲波到加工刀具4。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該超聲波電主軸利用刀具在軸向高頻振動(dòng)以及刀具高速旋轉(zhuǎn)切削工件等多重作用下，通過電主軸與換能器5的巧妙結(jié)合，提高轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)精度、剛性和可靠性，可以減小加工阻力，提高加工效率，明顯提高加工表面粗糙度，刀具因本身高頻振動(dòng)而不沾殘肩，極大延長(zhǎng)刀具使用壽命，殘留加工應(yīng)力小，適合鋁基碳化硅、碳/碳復(fù)合材料、陶瓷、藍(lán)寶石、人造水晶、光學(xué)玻璃、半導(dǎo)體材料、硬質(zhì)合金、不銹鋼、高溫合金等硬脆材料的加工。
[0019]以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲波電主軸，包括機(jī)殼、設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子、設(shè)置在機(jī)殼兩端的端蓋及固定在轉(zhuǎn)子端部的加工刀具，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子前端設(shè)置有內(nèi)藏式裝配腔，所述內(nèi)藏式裝配腔內(nèi)固定有換能器，轉(zhuǎn)子前端與換能器連接，轉(zhuǎn)子的后端伸入機(jī)殼后端，機(jī)殼后端設(shè)置有磁共振接收單元及磁共振發(fā)射單元，轉(zhuǎn)子后端分別與磁共振接收單元及磁共振發(fā)射單元連接，所述磁共振接收單元固定在轉(zhuǎn)子上，磁共振接收單元與換能器電連接，所述磁共振發(fā)射單元對(duì)應(yīng)設(shè)置在磁共振接收單元后部并與機(jī)殼固定連接，磁共振發(fā)射單元與磁共振接收單元之間設(shè)有間隙。2.如權(quán)利要求1所述的超聲波電主軸，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子內(nèi)設(shè)有與內(nèi)藏式裝配腔連通的通孔，磁共振接收單元的連接線穿過通孔與換能器相連接。3.如權(quán)利要求1所述的超聲波電主軸，其特征在于:所述機(jī)殼包括可拆卸連接的前機(jī)殼和后機(jī)殼，所述轉(zhuǎn)子兩端分別伸入前機(jī)殼、后機(jī)殼內(nèi)，所述換能器設(shè)置在軸的內(nèi)藏式裝配腔內(nèi)，所述后機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有后機(jī)殼內(nèi)腔，所述磁共振接收單元和磁共振發(fā)射單元設(shè)置在后機(jī)殼內(nèi)腔內(nèi)。4.如權(quán)利要求3所述的超聲波電主軸，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子一端通過前軸承組件固定在端蓋內(nèi)，轉(zhuǎn)子中部設(shè)置有中間支撐軸承，所述中間支撐軸承通過轉(zhuǎn)子的中部設(shè)置在前機(jī)殼后部。5.如權(quán)利要求3所述的超聲波電主軸，其特征在于:所述磁共振接收單元后端設(shè)置有軸承組件。6.如權(quán)利要求3所述的超聲波電主軸，其特征在于:所述后機(jī)殼一端設(shè)置有超聲波電源插座及快插水嘴。7.如權(quán)利要求1所述的超聲波電主軸，其特征在于:所述磁共振接收單元與磁共振發(fā)射單元之間的距離為0.5-2mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種超聲波電主軸，包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)子及加工刀具，轉(zhuǎn)子前端設(shè)有內(nèi)藏式裝配腔，內(nèi)藏式裝配腔內(nèi)固定有換能器，轉(zhuǎn)子前端與換能器連接，轉(zhuǎn)子后端伸入機(jī)殼后端，機(jī)殼后端設(shè)有磁共振接收單元及磁共振發(fā)射單元，磁共振接收單元固定在轉(zhuǎn)子上并與換能器電連接，磁共振發(fā)射單元對(duì)應(yīng)設(shè)置在磁共振接收單元后部并與機(jī)殼固定連接，磁共振發(fā)射單元與磁共振接收單元之間設(shè)有間隙。該超聲波電主軸利用刀具在軸向高頻振動(dòng)及刀具高速旋轉(zhuǎn)切削工件等多重作用下，減小加工阻力，提高加工效率及加工表面粗糙度，刀具不沾殘屑，使用壽命更長(zhǎng)，殘留加工應(yīng)力小，適合鋁基碳化硅、碳/碳復(fù)合材料、陶瓷、藍(lán)寶石、人造水晶、光學(xué)玻璃、高溫合金等硬脆材料的加工。
【IPC分類】B24B1/04, B06B1/06, B24B41/04
【公開號(hào)】CN204800456
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520492454
【發(fā)明人】李啟元, 錢程, 李明
【申請(qǐng)人】常州市翰琪電機(jī)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月9日