具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其包括主轴外壳、主轴转子、中空出水接头、中空直线驱动装置、鼠笼式电机、中空打刀杆和拉刀夹爪；本实用新型的结构设计巧妙、合理，通过控制中空直线驱动装置的伸缩便可实现控制拉刀夹爪将超声波刀柄夹紧或松开，有效简化换刀工序，且装配精度高，锁定效果好，进而保证加工效果；同时在加工过程中，水经中空出水接头进入主轴转子并依次穿过拉刀夹爪和超声波刀柄，然后从超声波刀柄上的换能器处喷出，不仅冷却效果好，有效改善切削热提升刀具寿命，同时也能利用水流顺势将深孔中的屑料排出，进而解决深孔加工中排屑难的问题，有效提升在深孔加工方面的优势，易于广泛推广使用。
【专利说明】
具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴
技术领域
[0001]本实用新型涉及超声波电主轴技术领域，特别涉及一种具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴。
【背景技术】
[0002]近年来，一些新型的硬脆复合材料如C/SiC、C/C等在航空航天、汽车、能源等领域得到越来越多的应用，而这些硬脆复合材料却不如传统材料容易加工，用传统机械加工方法加工容易出现纤维撕裂、分层、毛刺等缺陷，并且刀具磨损严重，效率低，而超声振动加工技术被认为是最适合加工硬脆复合材料的方法之一，它是在传统机械加工中工件与刀具相对运动的基础上，在工件或刀具上施加超声振动，以获得更好的加工性能的加工方法。与普通加工相比，超声振动加工具有降低切削力、减少刀具磨损、提高工件表面加工精度和提高加工效率等优点。
[0003]然而现有超声波电主轴的刀具固定方式均为采用压帽和夹头的配合实现固定目的，即在更换刀具时，需要人手操作专门工具拧动压帽，使压帽退出使夹头张开，然后取出刀具再放入新的刀具，最后再拧紧压帽进而使刀具固定在夹头上，操作繁琐，为此，每次换刀都需要较长时间，不仅影响生产效率，而且在拧紧过程中，全凭个人的主观来判断刀具是否锁紧，无统一的标准，故使工作精确度存在着较大的偏差空间，难以保证加工质量。另外在工作时，超声波电主轴的转速很高，运转时会产生大量热量，引起电主轴温升，使电主轴的热态特性和动态特性变差，从而影响电主轴的正常工作。因此必须采取一定措施控制电主轴的温度，使其恒定在一定值内。目前一般采取强制循环油冷却的方式对电主轴的定子及主轴轴承进行冷却，即将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带走主轴高速旋转产生的热量。其虽然能实现在一定程度的降温作用，但是构成复杂，维护成本高，并且冷却效果不是很理想。
【实用新型内容】
[0004]针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，有效简化换刀工序，提高工作效率，且冷却效果好的具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴。
[0005]本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为:一种具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其包括主轴外壳、主轴转子、中空出水接头、中空直线驱动装置、鼠笼式电机、中空打刀杆和拉刀夹爪，所述鼠笼式电机设置在主轴外壳内，所述主轴转子贯穿鼠笼式电机的转轴并通过轴承组件设置在主轴外壳内，该主轴转子上设有沿其轴心线延伸的输水通道，所述拉刀夹爪设置在主轴外壳的首端，所述中空直线驱动装置设置在主轴外壳的尾端，所述中空打刀杆位于输水通道内，且一端与所述拉刀夹爪相连接，另一端与所述中空直线驱动装置相连接，并受该中空直线驱动装置驱动使拉刀夹爪将超声波刀柄夹紧或松开，所述中空出水接头设置在中空直线驱动装置上。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，所述拉刀夹爪为HSK刀柄夹爪。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述超声波刀柄为HSK超声波刀柄。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述中空直线驱动装置为气缸、油缸或直线电机，该中空直线驱动装置的驱动部件上设有入水通道，该入水通道的一端与中空打刀杆上的中空通孔相连接，另一端与所述中空出水接头相连接。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述主轴转子的首部径向增大形成装配部，该装配部的端面凹入形成一用来装配所述拉刀夹爪的装配腔，所述中空打刀杆伸入装配腔内且与所述拉刀夹爪相连接。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述主轴外壳的首端外周面上设有无线电能传输装置保持架。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述中空出水接头、中空直线驱动装置、中空打刀杆、拉刀夹爪和超声波刀柄均同心于基准轴心。
[0012]本实用新型的有益效果为:本实用新型的结构设计巧妙、合理，通过控制中空直线驱动装置的伸缩便可实现控制拉刀夹爪将超声波刀柄夹紧或松开，有效简化换刀工序，不仅避免传统装刀工序所形成松紧力度误差问题，还大大提升工作效率，且装配精度高，锁定效果好，进而保证加工效果；同时在加工过程中，水经中空出水接头进入主轴转子并依次穿过拉刀夹爪和超声波刀柄，然后从超声波刀柄上的换能器处喷出，不仅冷却效果好，有效改善切削热提升刀具寿命，同时也能利用水流顺势将深孔中的肩料排出，进而解决深孔加工中排肩难的问题，有效提升在深孔加工方面的优势以及对加工效率、加工效果、加工精度、加工质量、刀具寿命等都有很大提升，加工效果好，工作稳定性高，使用寿命长，易于广泛推广使用。
[0013]下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构示意图。
[0015]图2是本实用新型的全剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]实施例:见图1和图2，本实用新型提供的一种具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其包括主轴外壳1、主轴转子2、中空出水接头3、中空直线驱动装置4、鼠笼式电机5、中空打刀杆6和拉刀夹爪7，所述鼠笼式电机5设置在主轴外壳I内，所述主轴转子2贯穿鼠笼式电机5的转轴并通过轴承组件设置在主轴外壳I内，该主轴转子2上设有沿其轴心线延伸的输水通道，所述拉刀夹爪7设置在主轴外壳I的首端，所述中空直线驱动装置4设置在主轴外壳I的尾端，所述中空打刀杆6位于输水通道内，且一端与所述拉刀夹爪7相连接，另一端与所述中空直线驱动装置4相连接，并受该中空直线驱动装置4驱动使拉刀夹爪7将超声波刀柄8夹紧或松开，所述中空出水接头3设置在中空直线驱动装置4上。
[0017]本实施例中，所述拉刀夹爪7为HSK刀柄夹爪，所述超声波刀柄8相应为HSK超声波刀柄8。其它实施例中，该拉刀夹爪7可以为其它类型的夹爪，以适配相应类型的超声波刀柄8。
[0018]本实施例中，所述中空直线驱动装置4为油缸，该油缸的驱动部件(即活塞杆)上设有入水通道，该入水通道的一端与中空打刀杆6上的中空通孔相连接，另一端与所述中空出水接头3相连接。其它实施例中，该中空直线驱动装置4也可以为气缸或直线电机，然后在其的驱动部件上设有入水通道即可。
[0019]具体的，所述主轴转子2的首部径向增大形成装配部，该装配部的端面凹入形成一用来装配所述拉刀夹爪7的装配腔，所述中空打刀杆6伸入装配腔内且与所述拉刀夹爪7相连接。
[0020]较佳的，在所述主轴外壳I的首端外周面上设有无线电能传输装置保持架10，且来安装无线电能传输装置，以驱动安装在超声波刀柄8上的换能器9。具体的，所述换能器9包括工具头、压电陶瓷组件和变幅杆，所述工具头通过夹头设置在所述变幅杆的首端，该变幅杆的尾部外侧面径向凸起形成一安装联接部，不仅装配效果好，且保证超声能量的传递路径，提升超声能量传递效率，具有良好的工作性能。所述压电陶瓷组件通过连接部件设置在所述变幅杆的尾部，所述压电陶瓷组件包括至少两块依次叠置，且相并联的压电陶瓷。所述变幅杆上设有沿其轴心线延伸的出水通道，该出水通道近所述夹头的一端径向增大形成储水腔，该储水腔与夹头的夹紧裂槽相连通，所述中空出水连接管的一端经出水通道伸入储水腔，另一端与超声波刀柄8上的输水通道相连接，该输水通道与所述装配腔相连通。
[0021]所述中空出水接头3、中空直线驱动装置4、中空打刀杆6、拉刀夹爪7和超声波刀柄8均同心于基准轴心，有效减少非轴向振动的影响，以确保作单一的轴向运动，大大提高超声能量传递效率，保证加工质量。
[0022]工作时，通过控制中空直线驱动装置4的伸缩便可以实现拉刀夹爪7的夹紧或松开动作，以相应将超声波刀柄8夹紧或松开，有效简化换刀工序，不仅避免传统装刀工序所形成松紧力度误差问题，还大大提升工作效率，且装配精度高，锁定效果好，进而保证加工效果；同时在加工过程中，水经中空出水接头3进入主轴转子2并依次穿过拉刀夹爪7和超声波刀柄8，然后从超声波刀柄8上的换能器9处喷出，不仅冷却效果好，有效改善切削热提升刀具寿命，同时也能利用水流顺势将深孔中的肩料排出，进而解决深孔加工中排肩难的问题，有效提升在深孔加工方面的优势以及对加工效率、加工效果、加工精度、加工质量、刀具寿命等都有很大提升，加工效果好，工作稳定性高，使用寿命长。
[0023]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制，采用与其相同或相似的其它电主轴，均在本实用新型保护范围内。
【主权项】
1.一种具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其特征在于:其包括主轴外壳、主轴转子、中空出水接头、中空直线驱动装置、鼠笼式电机、中空打刀杆和拉刀夹爪，所述鼠笼式电机设置在主轴外壳内，所述主轴转子贯穿鼠笼式电机的转轴并通过轴承组件设置在主轴外壳内，该主轴转子上设有沿其轴心线延伸的输水通道，所述拉刀夹爪设置在主轴外壳的首端，所述中空直线驱动装置设置在主轴外壳的尾端，所述中空打刀杆位于输水通道内，且一端与所述拉刀夹爪相连接，另一端与所述中空直线驱动装置相连接，并受该中空直线驱动装置驱动使拉刀夹爪将超声波刀柄夹紧或松开，所述中空出水接头设置在中空直线驱动装置上。2.根据权利要求1所述的具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其特征在于，所述拉刀夹爪为HSK刀柄夹爪。3.根据权利要求2所述的具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其特征在于，所述超声波刀柄为HSK超声波刀柄。4.根据权利要求1-3之一所述的具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其特征在于，所述中空直线驱动装置为气缸、油缸或直线电机，该中空直线驱动装置的驱动部件上设有入水通道，该入水通道的一端与中空打刀杆上的中空通孔相连接，另一端与所述中空出水接头相连接。5.根据权利要求1或2所述的具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其特征在于，所述主轴转子的首部径向增大形成装配部，该装配部的端面凹入形成一用来装配所述拉刀夹爪的装配腔，所述中空打刀杆伸入装配腔内且与所述拉刀夹爪相连接。6.根据权利要求1-3之一所述的具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其特征在于，所述主轴外壳的首端外周面上设有无线电能传输装置保持架。7.根据权利要求1-3之一所述的具有中空出水和自动换刀功能的超声波电主轴，其特征在于，所述中空出水接头、中空直线驱动装置、中空打刀杆、拉刀夹爪和超声波刀柄均同心于基准轴心。
【文档编号】B28D7/00GK205651536SQ201620334818
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月20日 公开号201620334818.1, CN 201620334818, CN 205651536 U, CN 205651536U, CN-U-205651536, CN201620334818, CN201620334818.1, CN205651536 U, CN205651536U
【发明人】张增英, 李泽湘, 刘升, 米长军
【申请人】东莞市优超精密技术有限公司