超声波自动换刀电主轴的制作方法

本发明涉及机电传输装置技术领域，特别一种超声波自动换刀电主轴。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种超声波自动换刀电主轴，能提供加工碳/碳复合材料、铝基碳化硅、碳陶、单晶金属、合金及莫氏硬度超过4以上的硬脆材料的能力，其加工硬脆材料效率高，刀具使用寿命长。

实现本发明目的的技术方案是：一种超声波自动换刀电主轴，包括：

2.1电主轴的机壳：

电主轴机壳壳体上有穿过电源线的过线孔。

3.电主轴的前端加装了前端套：

前端套上有对应机壳壳体上穿过电源线的过线孔。

4.电主轴的前端加装了前端盖：

前端盖上有对应机壳壳体和前端套上穿过电源线的过线孔，以及安装固定在前端盖内磁共振发射器定环的位置。

前端盖上设计了与前密封盖(前螺母)密封机构。

电主轴的前、后气缸体：

在前、后气缸体上有对应机壳壳体上穿过电源线的过线孔。

6.电主轴的后端后缸盖：

在后缸盖上有对应机壳壳体上穿过电源线的过线孔和安装链接超声波电源的航空插座的位置。

7.航空插座的超声波电源线经过电主轴气缸体、机壳壳体、前端套、前端盖的过线孔后与前端盖上的磁共振发射器定环链接。

8.电主轴的转子轴：

8.1为了在转子轴上安装和固定磁共振接收器动环，电主轴把转子轴的前端轴伸上加长，设计了安装磁共振接收器动环的位置和固定动圈密封盖(前螺母)的位置。

8.2电主轴的转子轴上前端轴伸上的7：24锥孔：

电主轴在转子轴上前端轴伸上的锥度比为7：24的中间锥孔内圆周上加装了绝缘。

电主轴在转子轴上前端轴伸上的锥度比为7：24的中间锥孔上加装了与外部绝缘的导电弹性触点链接的螺纹孔。

电主轴在转子轴上前端轴伸上的锥度比为7：24的中间锥孔上加装了安装定位键的位置。

9.电主轴的绝缘套：

与转子轴7：24锥孔中间的内部配合的ABS绝缘套。

10.电主轴的弹性触点：

弹性触点外部加装了带螺纹的绝缘套。

11.电主轴的磁共振发射器定环和磁共振接收器动环：

磁共振发射器定环和磁共振接收器动环外部都加装了铝壳外套。

12.转子轴上安装磁共振接收器动环的出线，其中一根电缆线接地，另一根电缆线通过外部绝缘的弹性导电触点链接到自动换刀电主轴上的锥度比为7：24的中间锥孔内。

13.ISO、BT系列超声波刀柄：

ISO、BT系列刀柄安装有外部在中间带绝缘的导电环和通往内部的过线孔，导电环的位置与自动换刀电主轴上锥度比为7：24的中间锥孔内弹性触点位置对应；超声波刀柄内部安装有超声波换能器，超声波换能器上具有轴向向下伸出的且用于与连接刀具的ER弹性筒夹和螺帽。

13.1超声波刀柄的外锥上绝缘套：

与超声波刀柄上锥度比为7：24的外锥中间配合的ABS外部绝缘套。

13.2超声波刀柄的外锥上导电环：

与超声波刀柄上锥度比为7：24的外锥中间配合的ABS外部绝缘套上的导电环，导电环的位置与自动换刀电主轴上锥度比为7：24的中间锥孔内弹性触点位置对应。

13.3超声波刀柄内部超声波换能器：

超声波刀柄内部安装有超声波换能器，超声波换能器上具有轴向向下伸出的且用于与连接刀具的ER弹性筒夹和螺帽。

14.超声波刀柄上带有ABS外部绝缘套上的导电环通过一根电缆线通过刀柄上的过线孔进入与内部超声波换能器链接。

15.经过航空插座的超声波电源进入磁共振发射器定环，磁共振发射器定环与磁共振接收器动环在固定的间隙作用下，磁共振发射器定环中的超声波进入磁共振接收器动环，磁共振接收器动环的出线中其中一根电缆线接地，另一根电缆线通过外部绝缘的弹性导电触点链接到超声波刀柄的带有ABS外部绝缘套上的导电环上，超声波电源通过导电环的电缆线与内部超声波换能器链接，超声波换能器产生的超声波通过超声波换能器上具有轴向向下伸出的且用于与连接刀具的ER弹性筒夹和螺帽，刀具就可以进行超声波加工。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明通过磁共振发射器定环与磁共振接收器动环的固定间隙可实现超声波信号无触点的传导，可提高自动换刀电主轴的转速。

(2)本发明通过调整蝶形弹簧可以调整拉刀力的大小来保证合适的拉刀力。

附图说明

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

图1为本发明磁共振传能超声波ISO、BT系列自动换刀电主轴的剖面的示意图；

图2为本发明转子轴上的轴绝缘环；

图3为本发明刀柄上的导电环；

图4为本发明刀柄上的刀柄绝缘环；

图5为本发明转子轴上的弹性触点绝缘环。

附图中标号为：1、ER螺帽；2、ER弹性筒夹；3、前密封盖；4、轴绝缘环；5、弹性触点；6、弹性触点绝缘环；7、前端盖；8、前端套；9、拉爪；10、机壳；11、推杆；12、转子轴；13、蝶形弹簧；14、超声航空插座；15、超声波换能器；16、ISO、BT系列刀柄；17、刀柄绝缘环；18、导电环；19、磁共振发射器定环；20、磁共振接收器动环；21、下轴承；22、定子；23、转子；24、上轴承；25、ISO、BT系列自动换刀电主轴；26、气缸组件。

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图5，如图1所示的一种超声波ISO、BT系列自动换刀电主轴，包括：超声航空插座14、气缸组件26、机壳10、前端套8、前端盖7、磁共振发射器定环19、转子轴12、磁共振接收器动环20、轴绝缘环4、弹性触点5、弹性触点绝缘环6；从超声航空插座14出来的电源线依次穿过气缸组件26上的过线孔、机壳10上的过线孔、前端套8上的过线孔、前端盖7上的过线孔后与前端盖7上安装的磁共振发射器定环19相链接。

2：转子轴12前端用前密封盖3固定着磁共振接收器动环20，磁共振接收器动环20的出线中，其中一根电缆线接地，另一根电缆线链接绝缘的导电弹性触点5，导电弹性触点5外部包覆弹性触点绝缘环6后放入转子轴12中间前端螺纹孔，转子轴12上的锥度比为7:24的锥孔中间安装轴绝缘环4并且低于锥度比为7:24的锥孔0.1mm，导电弹性触点5高出转子轴12的锥度比为7:24的锥孔0.5mm：

3：ISO、BT系列刀柄16内部安装超声波换能器15；同时ISO、BT系列刀柄16上锥度比为7:24的外锥上安装刀柄绝缘环17，刀柄绝缘环17安装导电环18，安装刀柄绝缘环17低于锥度比为7:24的外锥0.1mm，导电环18上引出一根电缆线通过ISO、BT系列刀柄16上过线孔进入内部与超声波换能器15链接，超声波换能器15的下端通过ER螺帽1和ER弹性筒夹2装夹刀具。

4：通过调节前端套8的高度来实现磁共振发射器定环19与磁共振接收器动环20的固定间隙，磁共振发射器定环19与磁共振接收器动环20的固定间隙有利实现超声波信号无触点的传导。

5：超声波ISO、BT系列自动换刀电主轴通过气缸组件26运动推动推杆11，推杆11链接着拉爪9，通过拉爪9可以卸下ISO、BT系列刀柄16，拉爪9通过蝶形弹簧13回弹可以拉紧ISO、BT系列刀柄16；通过调整蝶形弹簧13可以调整拉刀力的大小来保证合适的拉刀力。

6：超声波ISO、BT系列自动换刀电主轴通过定子22和转子23的电磁相互作用，实现转子轴12在上轴承24和下轴承21的支撑下实现转动，转子轴12通过拉爪9和蝶形弹簧13回弹拉紧ISO、BT系列刀柄16，转子轴12带动ISO、BT系列刀柄16上装夹的刀具转动进行加工。

7：超声波电源经航空插座14上的电源线穿过气缸组件26的过线孔、机壳10的过线孔、前端套8的过线孔、前端盖7的过线孔后与前端盖7上安装的磁共振发射器定环19相链接，将超声波电源传导到磁共振发射器定环19上；转子轴12安装有的磁共振接收器动环20，通过磁共振发射器定环19与磁共振接收器动环20之间的固定间隙，可形成超声波电源无触点的传导，将超声波电源传导到磁共振接收器动环20上，磁共振接收器动环20的出线的其中一根电缆线接地，另一根电缆线链接绝缘的导电弹性触点5，将超声波电源传导到导电弹性触点5上；当转子轴12通过拉爪9和蝶形弹簧13回弹拉紧ISO、BT系列刀柄16后，导电弹性触点5接触到拉爪9上的导电环18，将超声波电源传导到导电环18上，导电环18通过一根电缆线链接到刀柄16内部与超声波换能器15上，将超声波电源传导到超声波换能器15上，超声波换能器15将超声波电源的信号转换为超声波信号传输ER螺帽1和ER弹性筒夹2夹持刀具上，刀具产生超声波就能加工硬脆材料。

8：前密封盖3与前端套8之间有密封机构，同时与电主轴的气封配合，防止切屑液进入电主轴内部。

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。