高速超声波自动换刀电主轴的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高速超声波自动换刀电主轴，具有超声波主轴；超声波主轴包括机壳，与机壳同轴线设置的转子轴，以及固定在转子轴端部通过螺帽及弹性筒夹连接的加工刀具；转子轴前端设有刀柄超声波刀柄，转子轴的后端伸入机壳后端；超声波刀柄内部设置有内藏式装配室；内藏式装配室内可拆卸安装有内置换能器；超声波刀柄的上方安装有超声波发生装置；超声波发生装置包括呈“L”形设置的组合支架，以及安装在组合支架上的平面调节支架和垂直调节支架；平面调节支架通过定圈后与设置于超声波刀柄上的动圈耦合连接，定圈和动圈之间具有间隙。本发明采用驱动电机直接连接超声波主轴和超声波刀柄，具有超声波主轴和超声波刀柄相互独立，使用方便等特点。
【专利说明】
高速超声波自动换刀电主轴
技术领域
[0001]本发明涉及机电传输装置技术领域，特别涉及一种高速超声波自动换刀电主轴。
【背景技术】
[0002]现有的数控加工中心采用了超声能量辅助的方式，结合机床的高速旋转，用于对硬脆材料加工。在超声辅助加工中，超声能是加工工艺最为关键的参数，其起到激发材料的原子能，降低切削力等作用。换能器是超声加工中提供超声能量的核心执行机构，其工作原理是利用压电逆效应将频率电信号转换为高频超声振动，并将超声能传输到加工材料。换能器作为超声能量传递的载体，其工作性能直接影响加工材料的表面精度、加工效率、刀具寿命。为保证材料的加工精度与效率，需要精确控制换能器的超声能量传递与振动模式。现有技术中的大局加工阻力大，加工效率低，加工粗糙度低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种具有极大延长刀具使用寿命，残留加工应力小、快速换刀，更换刀具方便加工等优势的高速超声波自动换刀电主轴。
[0004]实现本发明目的的技术方案是:一种高速超声波自动换刀电主轴，具有超声波主轴;所述超声波主轴包括机壳，与机壳同轴线设置的转子轴，以及固定在转子轴端部通过螺帽及弹性筒夹连接的加工刀具;所述转子轴前端设有刀柄超声波刀柄，转子轴的后端伸入机壳后端;所述超声波刀柄内部设置有内藏式装配室;所述内藏式装配室内可拆卸安装有内置换能器;所述转子轴的前端设有前轴承组件，后端设有后轴承组件;所述前轴承组件外侧设有前端盖;所述前端盖与机壳之间通过前轴承密封件密封连接;所述超声波刀柄的上方安装有超声波发生装置;所述超声波发生装置包括呈“L”形设置的组合支架，以及安装在组合支架上的平面调节支架和垂直调节支架;所述平面调节支架通过定圈后与设置于超声波刀柄上的动圈耦合连接，且定圈和动圈之间具有间隙;所述间隙为0.8?1.5mm。
[0005]上述技术方案所述超声波发生装置上安装有滚轮;所述滚轮上方设有推动杆;所述推动杆与滚轮之间具有间隙。
[0006]上述技术方案所述组合支架由第一支架、L形支架和第二支架组成;所述平面调节支架包括通过紧固件固定连接在L形支架和第二支架上的“匚”形调节片;所述“匚”形调节片上开设有调节腰形孔。
[0007]上述技术方案所述垂直调节支架包括通过紧固件固定连接第一支架和L形支架的合页形连接件;所述合页形连接件上开设有连接腰形孔。
[0008]上述技术方案所述超声波发生装置还具有2针超声波电源插座;所述2针超声波电源插座通过紧固件与机壳前端盖固定连接，且与第一支架固定连接。
[0009]上述技术方案所述超声波发生装置还包括弹性缓冲器;所述弹性缓冲器设置于平面调节支架上方，且通过“L”形连接杆和紧固件安装于组合支架上。
[0010]上述技术方案所述机壳内设有水冷却驱动电机;所述水冷却驱动电机包括转子轴，以及缠绕于套接在转子轴上的绕线架上的定子线圈；所述定子线圈外侧环绕有水循环机构;所述转子轴后端具有自动换刀装置。
[0011 ]上述技术方案所述自动换刀装置包括气动气缸体组件和刀柄锁紧件;所述气动气缸体组件包括设置于缸体内的一级气动气缸活塞和二级气动气缸活塞;所述一级气动气缸活塞的前端部穿过缸体内通孔后与二级气动气缸活塞的后端部相接触;所述二级气动气缸活塞上设有导向杆和复位弹簧，二级气动气缸活塞前端具有开口 ；所述开口与刀柄锁紧件的后端部相配合。
[0012]上述技术方案所述机壳后端还具有通过紧固件固定连接的自动换刀检测信号组件;所述自动换刀检测信号组件对应气动气缸体组件伸出位置设置。
[0013]上述技术方案所述气动气缸体组件后端具有后盖;所述后盖上连接有换刀除尘压力管、气封压力管、卸刀进气压力管、冷却进水管、冷却出水管、接近开关和吊环提手。
[0014]采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果:
[0015](I)本发明采用驱动电机直接连接超声波主轴和超声波刀柄，具有超声波主轴和超声波刀柄相互独立，快速换刀，更换刀具方便加工等特点。
[0016](2)本发明利用刀具在轴向高频振动，以及刀具高速旋转切削工件等多重作用下，可以减小加工阻力，提高加工效率，明显提高加工面粗糙度，刀具因本身高频振动而不沾残肩，极大延长刀具使用寿命，残留加工应力小等优势，适合强化玻璃、半导体等零件加工以及石英、氧化铝等硬脆材料的加工。
[0017](3)本发明上安装有超声波发生装置，具有缓冲效果，有效保护发射器，避免发射器因碰撞损坏，提高工作效率。
【附图说明】
[0018]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0019]图1为本发明的结构示意图；
[0020]图2为图1的左视图；
[0021]图3为本发明的自动换刀装置放大示意图；
[0022]图4为本发明的超声波主轴的放大示意图；
【具体实施方式】
[0023](实施例1)
[0024]见图1至图4，本发明涉及一种高速超声波自动换刀电主轴，具有超声波主轴;超声波主轴包括机壳I，与机壳I同轴线设置的转子轴2，以及固定在转子轴2端部通过螺帽及弹性筒夹3连接的加工刀具4;转子轴2前端设有刀柄超声波刀柄22，转子轴2的后端伸入机壳I后端;超声波刀柄22内部设置有内藏式装配室；内藏式装配室内可拆卸安装有内置换能器5 ；转子轴2的前端设有前轴承组件25，后端设有后轴承组件26;前轴承组件25外侧设有前端盖27;前端盖27与机壳I之间通过前轴承密封件28密封连接;超声波刀柄22的上方安装有超声波发生装置11;超声波发生装置11包括呈“L”形设置的组合支架7，以及安装在组合支架7上的平面调节支架18和垂直调节支架19;平面调节支架18通过定圈20后与设置于超声波刀柄22上的动圈21耦合连接，且定圈20和动圈21之间具有间隙；间隙为0.8?1.5mm。
[0025]超声波发生装置11上安装有滚轮43;滚轮43上方设有推动杆44;推动杆44与滚轮43之间具有间隙。
[0026]组合支架7由第一支架38、L形支架39和第二支架40组成；平面调节支架18包括通过紧固件固定连接在L形支架39和第二支架40上的“匚”形调节片41;“匚”形调节片41上开设有调节腰形孔。
[0027]垂直调节支架19包括通过紧固件固定连接第一支架38和L形支架39的合页形连接件42;合页形连接件42上开设有连接腰形孔。
[0028]超声波发生装置11还具有2针超声波电源插座23;2针超声波电源插座23通过紧固件与机壳I前端盖固定连接，且与第一支架固定连接。
[0029]超声波发生装置11还包括弹性缓冲器24;弹性缓冲器24设置于平面调节支架18上方，且通过“L”形连接杆和紧固件安装于组合支架7上。
[0030]机壳I内设有水冷却驱动电机6;水冷却驱动电机6包括转子轴2，以及缠绕于套接在转子轴2上的绕线架上的定子线圈8;定子线圈8外侧环绕有水循环机构9;转子轴2后端具有自动换刀装置10。
[0031 ]自动换刀装置10包括气动气缸体组件和刀柄锁紧件12;气动气缸体组件包括设置于缸体15内的一级气动气缸活塞13和二级气动气缸活塞14; 一级气动气缸活塞13的前端部穿过缸体15内通孔后与二级气动气缸活塞14的后端部相接触;二级气动气缸活塞14上设有导向杆16和复位弹簧17，二级气动气缸活塞14前端具有开口；开口与刀柄锁紧件12的后端部相配合。
[0032]机壳I后端还具有通过紧固件固定连接的自动换刀检测信号组件29;自动换刀检测信号组件29对应气动气缸体组件伸出位置设置。
[0033]气动气缸体组件后端具有后盖30;后盖30上连接有换刀除尘压力管31、气封压力管32、卸刀进气压力管33、冷却进水管34、冷却出水管35、接近开关36和吊环提手37。
[0034]本发明的工作原理为:当超声波电源通电，电机通电高速旋转，定圈20与高速旋转动圈21换能器5相互作用输出高频超声波到加工刀具4。
[0035]在换刀时，当插刀装置插入时，推动杆会带动滚轮43滚动，从而使得超声波发生装置11向外翻转，退出工作区域，顺利换刀，有效保护发射器，避免发射器因碰撞损坏。
[0036]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高速超声波自动换刀电主轴，具有超声波主轴;所述超声波主轴包括机壳(I)，与机壳(I)同轴线设置的转子轴(2)，以及固定在转子轴(2)端部通过螺帽及弹性筒夹(3)连接的加工刀具(4);所述转子轴(2)前端设有刀柄超声波刀柄(22)，转子轴(2)的后端伸入机壳(I)后端;所述超声波刀柄(22)内部设置有内藏式装配室;所述内藏式装配室内可拆卸安装有内置换能器(5);所述转子轴(2)的前端设有前轴承组件(25)，后端设有后轴承组件(26);所述前轴承组件(25)外侧设有前端盖(27);所述前端盖(27)与机壳(I)之间通过前轴承密封件(28)密封连接;其特征在于:所述超声波刀柄(22)的上方安装有超声波发生装置(11);所述超声波发生装置(11)包括呈“L”形设置的组合支架(7)，以及安装在组合支架(7)上的平面调节支架(18)和垂直调节支架(19);所述平面调节支架(18)通过定圈(20)后与设置于超声波刀柄(22)上的动圈(21)耦合连接，且定圈(20)和动圈(21)之间具有间隙；所述间隙为0.8?1.5mm。2.根据权利要求1所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述超声波发生装置(11)上安装有滚轮(43);所述滚轮(43)上方设有推动杆(44);所述推动杆(44)与滚轮(43)之间具有间隙。3.根据权利要求2所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述组合支架(7)由第一支架(38)、L形支架(39)和第二支架(40)组成;所述平面调节支架(18)包括通过紧固件固定连接在L形支架(39)和第二支架(40)上的“匚”形调节片(41);所述“匚”形调节片(41)上开设有调节腰形孔。4.根据权利要求3所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述垂直调节支架(19)包括通过紧固件固定连接第一支架(38)和L形支架(39)的合页形连接件(42);所述合页形连接件(42)上开设有连接腰形孔。5.根据权利要求4所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述超声波发生装置(11)还具有2针超声波电源插座(23);所述2针超声波电源插座(23)通过紧固件与机壳(1)前端盖固定连接，且与第一支架固定连接。6.根据权利要求6所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述超声波发生装置(11)还包括弹性缓冲器(24);所述弹性缓冲器(24)设置于平面调节支架(18)上方，且通过“L”形连接杆和紧固件安装于组合支架(7)上。7.根据权利要求6所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述机壳(I)内设有水冷却驱动电机(6);所述水冷却驱动电机(6)包括转子轴(2)，以及缠绕于套接在转子轴(2)上的绕线架上的定子线圈(8);所述定子线圈(8)外侧环绕有水循环机构(9);所述转子轴(2)后端具有自动换刀装置(10)。8.根据权利要求7所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述自动换刀装置(10)包括气动气缸体组件和刀柄锁紧件(12);所述气动气缸体组件包括设置于缸体(15)内的一级气动气缸活塞(13)和二级气动气缸活塞(14);所述一级气动气缸活塞(13)的前端部穿过缸体(15)内通孔后与二级气动气缸活塞(14)的后端部相接触;所述二级气动气缸活塞(14)上设有导向杆(16)和复位弹簧(17)，二级气动气缸活塞(14)前端具有开口；所述开口与刀柄锁紧件(12)的后端部相配合。9.根据权利要求8所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述机壳(I)后端还具有通过紧固件固定连接的自动换刀检测信号组件(29);所述自动换刀检测信号组件(29)对应气动气缸体组件伸出位置设置。10.根据权利要求8或9所述的高速超声波自动换刀电主轴，其特征在于:所述气动气缸体组件后端具有后盖(30);所述后盖(30)上连接有换刀除尘压力管(31)、气封压力管(32)、卸刀进气压力管(33)、冷却进水管(34)、冷却出水管(35)、接近开关(36)和吊环提手(37)。
【文档编号】B23Q5/58GK105921771SQ201610415421
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】钱程, 李明, 李启元, 钱翰琪
【申请人】常州市翰琪电机有限公司