一种高效能、小体积回转超声主轴的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种回转超声主轴，特别涉及一种高效能、小体积回转超声主轴。属于 超声振动加工装置技术领域。
【背景技术】：
[0002] 回转超声主轴是超声换能器的一种，超声换能器是一种将电能转换为超声波能量 或超声波的装置，以机床附件形式广泛应用于车床、镗床、铣床、钻床、磨床和气动工具等各 种加工设备，有效解决难加工材料的加工性。然而，目前能应用到工程实践中的适合回转主 轴机床或气动工具等设备的高效能、小型化及高精度的回转超声主轴产品相对较少。目前， 国外以德国DMG公司和日本岳将株式会社的超声机床主轴最为代表，价格昂贵；国内，在此 方面的研宄大多处于实验室阶段，还存在一些不足，如：体积大、输出能量低、内部能量损耗 高、换能器发热严重等，还不能广泛应用到工程实践中。
【发明内容】
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[0003] 1、目的：本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种高效能、小体积回转 超声主轴。通过将超声振动应用于回转主轴的传统机床、气动工具等设备上，形成由超声振 动和传统加工运动构成的复合加工方式，使传统加工的连续切削过程变成断续的、具有特 殊切削效果的超声振动加工。这能有效降低加工过程的切削力和切削温度，降低刀具的磨 损，降低生产加工成本，提高加工质量、精度和效率，增强加工过程的稳定性，延长刀具的使 用寿命。
[0004] 2、技术方案：
[0005] 本发明一种高效能、小体积回转超声主轴，它是由内外圈无挡边式滚针轴承（1)、 弹簧卡圈（2)、旋转导电滑环（3)、超声主轴（4)、陶瓷堆（5)、后盖板（6)、挡圈（7)、深沟球 轴承（8)以及弹簧卡圈（9)组成。它们之间的位置连接关系是：该超声主轴采用前后端轴 承支撑实现回转，前端安装内外圈无挡边式滚针轴承、旋转导电滑环实现旋转供电，后端安 装深沟球轴承并采用外六方式或内螺纹孔式与机床或气动工具等的回转主轴进行连接以 提供回转动力，中端安装有陶瓷堆、后盖板，超声主轴外部采用套筒进行固定。
[0006] 其中，内外圈无挡边式滚针轴承⑴的内外圈可分离，圆柱滚针（IB)和滚针轴承 保持架（1C)安装于滚针轴承外圈（IA)，滚针轴承内圈（ID)安装于超声主轴（4)的外圆柱 段（404);旋转导电滑环（3)通过转子内孔扁平面（31)与轴段扁平面（407)进行配合安装 并用弹簧卡圈（2)及轴肩（408)进行轴向固定；陶瓷堆（5)安装于外圆柱段（411)并用前 盖板（410)和后盖板（6)进行夹紧；超声主轴⑷的后端开有隔振槽（413)，位于外螺纹段 (412)与轴肩（414)之间；深沟球轴承（8)安装于外圆柱段（415)并用挡圈（7)和弹簧卡 圈（9)进行轴向固定。
[0007] 所述内外圈无挡边式滚针轴承（1)是市购件；由滚针轴承外圈（IA)、圆柱滚针 (IB)、滚针轴承保持架（1C)和滚针轴承内圈（ID)组成。该圆柱滚针（IB)和滚针轴承保持 架（1C)安装于滚针轴承外圈（IA)上，并与滚针轴承内圈（ID)可分离；滚针轴承内圈（ID) 安装于超声主轴（4)的外圆柱段（404)，滚针轴承外圈（IA)安装于外部主轴套筒部件。
[0008] 所述旋转导电滑环（3)由滑环定子（3A)和滑环转子（3B)组成，滑环转子（3B)的 内孔面加工有转子内孔扁平面（31)用以安装并传递转动。该旋转导电滑环（3)通过转子 内孔扁平面（31)与轴段扁平面（407)进行配合安装并用弹簧卡圈（2)及轴肩（408)进行 轴向固定。
[0009] 所述超声主轴（4)为一体成型加工件，其特征在于：由前至后包括内螺纹孔 (401) ，120°定位锥面（402)，拆装扁平面（403)，外圆柱段（404)，轴肩（405)，弹簧卡圈槽 (406) ，轴段扁平面（407)，轴肩（408)，线槽（409)，前盖板（410)，外圆柱段（411)，外螺纹 段（412)，隔振槽（413)，轴肩（414)，外圆柱段（415)，弹簧卡圈槽（416)，外六方式主轴连接 端（417)，内螺纹孔式主轴（419)，超声变幅杆（418)。该内螺纹孔（401)为3/8-24 UNF-2B 美制螺纹，用于刀具连接，并设计120°定位锥面（402)用于刀具定位。该120°定位锥面 (402) 后方主轴外表面加工有双侧拆装扁平面（403)，用于工具拆装扳手。该轴段扁平面 (407) 与转子内孔扁平面（31)配合安装旋转导电滑环（3)。该线槽（409)用于旋转导电滑 环⑶的滑环转子（3B)的排线。该隔振槽（413)位于外螺纹段（412)与轴肩（414)之间， 降低了振动向后传递，降低由于振动向后传递而造成的能量损失。该超声主轴（4)后端采 用外六方式或内螺纹孔式与机床或气动工具等的回转主轴进行连接以提供回转动力。该超 声变幅杆（418)采用阶梯式圆柱形变幅杆。所述陶瓷堆（5)由绝缘套（5A)、陶瓷片（5B)和 电极片（5C)组成。该陶瓷堆（5)安装于外圆柱段（411)并用前盖板（410)和后盖板（6) 进行夹紧。
[0010] 所述后盖板（6)是圆盘状件，由外圆柱段（61)和拆装外六方段（62)组成，心部设 有内螺纹孔（63)用于陶瓷堆（5)的螺纹夹紧。
[0011] 所述深沟球轴承（8)是市购件；由球轴承外圈（8A)、球滚珠（8B)、球轴承保持架 (8C)和球轴承内圈（8D)组成。该深沟球轴承（8)的球滚珠（8B)和球轴承保持架（8C)安 装于球轴承外圈（8A)和球轴承内圈（8D)之间；球轴承内圈（8D)安装于超声主轴（4)的外 圆柱段（415);球轴承外圈（8A)安装于外部主轴套筒部件。该深沟球轴承⑶安装于外圆 柱段（415)并用挡圈（7)和弹簧卡圈（9)进行轴向固定。
[0012] 所述弹簧卡圈（9)是市购件。
[0013] 3、优点及功效：
[0014] 本发明装置与各种传统机床、气动回转工具等加工设备主轴的连接方便、形式多 样、连接可靠，结构较为简单且紧凑，体积小型化，拆装维护方便，容易实现传统加工的超声 振动加工，功效高；该发明装置的超声主轴回转精度高、载能效果好，超声主轴的内部发热 量低、能量损耗低、输出功率大，提高了超声振动效果。将本发明装置与传统加工设备连接， 可扩大传统加工设备对难加工材料如：复合材料、陶瓷、玻璃、石材等硬脆材料和钛合金、高 强钢等金属材料的加工范围，实现传统加工