一种超声波加工设备的制作方法

本发明涉及机加工设备设计制造领域，特别涉及一种加工硬脆性材料的超声波加工设备。

背景技术：

当今，在医疗器械、光学工业、机械、通讯、电子、能源以及汽车工业等领域内，对高硬度零件的需求日益增加。但此类材料具有高硬度、高脆性和难加工的特点，很难对这些材料进行精确的成形加工。

传统的加工方法在加工、精加工的过程中效率很低，因为这些材料大都是非导体，不是电加工技术的对象。而利用激光加工技术，又会造成材料的热损伤和微细龟裂。有些材料在现有的切削方法中，要经过长时间作业，才能勉强满足加工要求。在这种情况下，不仅刀具磨损大，表面质量也不理想。例如，中国专利cn111151830公开的超声振动辅助电解矩阵斜方孔加工系统及方法，其超声波振子随主轴旋转，由于结构复杂转动惯量大，动平衡不好控制，所以高速转动加工时加工效果差，同时，由于超声波振子需要随主轴旋转，超声波电源需要通过电滑环供电，其转速受到限制，结构稳定性差，容易出现故障。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是现有超声波加工设备动平衡较差导致加工效果差的问题。

针对上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种超声波加工设备，包括：工作台，所述工作台用于承载待加工件；位于所述工作台上侧的主轴电机部，所述主轴电机部包括旋转电机，所述旋转电机包括第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴与所述第二输出轴位于所述旋转电机壳体的相对两侧；用于夹装加工刀具的夹具，所述夹具与所述第一输出轴连接；位于所述主轴电机装置上侧的超声振动部，所述超声振动部包括振动输出端，所述振动输出端抵靠于所述第二输出轴的端面。

本发明的部分实施方式中，所述主轴电机部与所述超声振动部分别与滑动件连接，所述滑动件沿垂直于所述工作台台面的方向滑动。

本发明的部分实施方式中，所述超声振动部包括：超声振动壳体，所述超声振动壳体连接于所述滑动件上；固定连接于所述超声振动壳体上的超声波振子，所述振动输出端位于所述超声波振子的下端部。

本发明的部分实施方式中，所述超声波振子包括位于所述超声振动壳体内侧的换能器以及穿设于所述超声振动壳体下端面的变幅杆，所述超声波振子通过法兰盘固定于所述超声振动壳体上。

本发明的部分实施方式中，所述超声振动壳体包括上下开口的套筒以及分别封闭所述套筒的开口的压盖以及后端盖，所述压盖压靠于所述法兰盘上并与所述套筒通过紧固件连接。

本发明的部分实施方式中，所述超声振动部通过第一电缆连接于第一电源上，所述主轴电机部通过第二电缆连接于第二电源上。

本发明的部分实施方式中，所述超声波加工设备还包括互相垂直设置的底座和立柱，所述工作台沿第一方向及第二方向滑动连接于底座上，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

本发明的部分实施方式中，所述滑动件包括：用于与所述超声振动部及所述主轴电机部连接的安装板，以及至少一个滑动块，所述滑动块一端与所述安装板连接，另一端沿第三方向滑动连接于所述立柱上。

本发明的部分实施方式中，所述夹具包括夹头以及夹帽，所述夹头卡接加工刀具，所述夹帽用于将夹头连接于所述第一输出轴上。

本发明的部分实施方式中，所述第一输出轴的端部成型锥形槽，所述夹头成型为与所述锥形槽匹配的锥形块，所述夹头上设有用于连接所述加工刀具的插接孔；所述夹帽螺纹套接于所述第一输出轴上并将所述夹头压设于所述锥形槽内。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明提供的超声波加工设备中，由于超声振动部的振动输出端抵靠于电机的第二输出轴的端面，其不随旋转电机的输出轴进行转动，因此，主轴电机部的转动惯量较小，更容易控制；同时，由于超声振动部只有振动动作而没有旋转动作，超声波供电电源不需要设置转动结构，供电稳定可靠，主轴电机部的电机转速不受超声供电影响，可以使转速更高，进一步提高了工件的加工精度。

附图说明

下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点，其中:

图1为本发明的超声波加工设备的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明的超声波加工设备中超声振动部的结构示意图；

图3为本发明的超声波加工设备中夹具部分的具体实施方式的放大图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示为本发明的超声波加工设备的一种具体实施方式，该加工设备包括：用于承载待加工件的工作台100，位于所述工作台100上侧的主轴电机部200，用于夹装加工刀具的夹具300，以及位于所述主轴电机装置上侧的超声振动部400。

其中，所述主轴电机部200包括旋转电机，所述旋转电机具有旋转电机壳体201以及分别位于所述旋转电机壳体201相对两侧的第一输出轴202和第二输出轴203；所述夹具300与所述第一输出轴202连接；所述超声振动部400包括振动输出端4021，所述振动输出端4021抵靠于所述第二输出轴203的端面。

上述超声波加工设备中，由于所述超声振动部400的振动输出端4021抵靠于电机的第二输出轴203的端面，其不随旋转电机的输出轴进行转动，因此，主轴电机部200的转动惯量较小，更容易控制；同时，由于超声振动部400只有振动动作而没有旋转动作，超声波供电电源不需要设置转动结构，供电稳定可靠，主轴电机部200的电机转速不受超声供电影响，可以使转速更高，进一步提高了工件的加工精度。

具体地，所述主轴电机部200与所述超声振动部400分别与滑动件500连接，所述滑动件500可沿垂直于所述工作台100台面的方向(图中z方向)滑动。所述滑动件500沿z方向滑动以实现所述待加工刀具的z方向的进给。

具体地，如图2所示，所述超声振动部400包括：超声振动壳体401，安装于所述超声振动壳体上的超声波振子402，所述振动输出端4021位于所述超声波振子402的下端部。其中，所述超声振动壳体401通过螺纹紧固件可拆卸连接于所述滑动件500上；超声波振子402包括换能器4022和变幅杆4023，换能器4022将电信号转换成超声振动，变幅杆4023对换能器4022输出的超声振动振幅进行放大最终输出到被冲击物件上。

超声振动壳体401包括上下开口的套筒4011以及封闭所述套筒4011开口的压盖4012以及后端盖4013。所述变幅杆4023上套设有法兰盘403，所述套筒4011内设有台阶面，所述法兰盘403的端面抵靠于所述台阶面上，所述压盖4012与所述套筒4011的下端面连接并压紧所述法兰盘403，以实现所述变幅杆4023与换能器4022的安装固定，所述后端盖4013通过螺钉连接于所述套筒4011的上端面上。

所述超声振动部400通过第一电缆404连接于第一电源405上，更具体地，所述第一电缆404穿过后端盖4013的中心孔分别与换能器4022电极连接。

所述主轴电机部200通过第二电缆204连接于第二电源205上。所述超声振动部400以及所述主轴电机部200通过两个电缆及电源分别供电，其可以根据不同待加工工件700材料选择是否应用超声波振动部，使用方便。

具体地，所述超声波加工设备还包括互相垂直设置的底座601和立柱602，所述工作台100可沿第一方向(图中x方向)及第二方向(图中y方向)滑动连接于底座601上，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。待加工工件700夹装在动作台上，实现工件的x、y方向的进给。

所述滑动件500包括：用于与所述超声振动部400及所述主轴电机部200连接的安装板501以及至少一个滑动块502，所述滑动块502一端与所述安装板501连接，另一端沿第三方向滑动连接于所述立柱602上。更具体地，如图1所示，所述滑动块502沿z方向设置两个，其可以提高该滑动块502的强度，使超声振动部400以及主轴电机部200的运行更加稳定。

具体地，所述夹具300包括：夹头301以及夹帽302；其中，加工刀具800插接于所述夹头301上，所述夹头通过所述夹帽302固定于所述第一输出轴202上。

更具体地，所述第一输出轴202端部设有内小外大的锥形槽，所述夹头301成型为锥形块，所述夹头301插接于所述锥形盲孔上；所述夹帽302则套设于所述夹头301及第一输出轴202的外侧，所述夹帽302与所述第一输出轴202螺纹连接。通过更换不同的夹头301实现不同规格的加工刀具800的更换，采用上述夹具结构，方便操作人员更换刀具，提高加工效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。