本实用新型属于机械加工技术领域，特别是涉及一种超声波刀柄。
背景技术：
超声波刀柄主要用于加工硬脆材料，其原理是通过内部的超声换能器将高频的电信号转换为高频的机械振动，并通过变幅杆将振幅放大之后传递到工具端，从而实现高效低成本的加工过程。由于产生的机械振动频率较高，在振动的传递过程中，对组成零部件的尺寸精度以及相互之间的配合精度均有极高的要求。如果零件尺寸精度不高，或者配合较差，会导致超声能量在传递过程中损耗严重，甚至会使超声刀柄发热而造成不可逆的损坏，最终影响加工效果。现有超声波刀柄在变幅杆前端使用弹簧夹头或弹簧缩嘴，由于弹簧夹头的结构特点，频率越高损耗越大，因此，影响超声波刀柄的性能。此外，现有超声波刀柄在组装过程中因累计误差影响，其一致性也会比较差。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有超声波刀柄存在的不足，提供一种一体式结构的变幅杆超声波刀柄，把现有的变幅杆和弹簧夹头一体化，使用过程减少取换不同口径工具头频率，可降低部件的折损速率；同时实现减少各级相连接的负载，增大刀柄对工具头的有效输出，提高加工效率。
本实用新型实施例提供一种超声波刀柄，包括超声换能器、刀柄主体及变幅杆；所述刀柄主体连接在所述变幅杆的尾部，所述刀柄主体和变幅杆之间形成有安装空间，所述超声换能器设置在所述安装空间内，且安装在所述变幅杆尾部；其特征在于，所述变幅杆的头部一体式设计有工具装配部，所述工具装配部上设有工具装配孔；所述工具装配孔的直径与外部工具头的直径相匹配，所述工具装配孔用于装配所述外部工具头。
可选地，所述变幅杆的头部沿轴向上包括至少一个槽，所述至少一个槽将所述变幅杆的头部沿径向分成至少两个子部分；所述工具装配孔与所述至少一个槽连通。
可选地，所述槽的数量1个，所述槽将所述变幅杆的头部沿径向分成两个子部分，所述两个子部分包括第一子部分和第二子部分；沿径向上，所述第一子部分上开设有第一固定孔，所述第二子部分上开设有第二固定孔；所述第一固定孔和所述第二固定孔的位置相对应；通过紧固件、所述第一固定孔及所述第二固定孔的配合，使所述外部工具头与所述变幅杆的头部紧固连接。
可选地，所述超声波刀柄包括夹头螺母，所述夹头螺母内壁开设有内螺纹，所述变幅杆的头部外壁开设有外螺纹，所述夹头螺母套设于所述变幅杆的头部；通过所述内螺纹和所述外螺纹的配合，使所述外部工具头与所述变幅杆的头部紧固连接。
可选地，所述工具装配孔与外部工具头通过热装方式过盈配合连接，使所述外部工具头与所述变幅杆的头部连接紧固。
可选地，沿径向上，所述变幅杆的头部开设至少一个螺纹孔，所述螺纹孔从所述变幅杆的头部的侧壁延伸至所述工具装配孔，当外部工具头插入所述工具装配孔时，通过螺栓穿过所述螺纹孔压紧所述工具头，以使所述外部工具头与所述变幅杆的头部紧固连接。
可选地，所述工具装配孔的内壁为圆柱形孔或多边形柱孔。
可选地，所述变幅杆的尾部沿轴向设置有第一内径孔；所述超声换能器包括压电陶瓷组件、螺杆及后盖；所述螺杆穿过所述后盖和压电陶瓷组件后安装在所述第一内径孔内。
可选地，所述超声换能器包括压电陶瓷组件，所述刀柄主体还包括无线传输装置，所述无线传输设置在刀柄主体侧壁；所述无线传输装置内置有接收环，所述接收环与所述压电陶瓷组件的引线连接。
本实用新型的一体式超声波刀柄，包括一体式结构的变幅杆；刀柄主体包括超声换能器，超声换能器内设置有螺杆；变幅杆的尾部沿轴向上开设有第一内径孔，变幅杆的头部开设有工具装配孔；第一内径孔的直径与螺杆的直径相匹配，螺杆插置于第一内径孔内，实现变幅杆与超声换能器连接；工具装配孔的直径与外部工具头的直径相匹配，工具装配孔用于装配外部工具头，实现变幅杆与工具头直接连接，增大了变幅杆给工具头的有效输出，另外减少刀柄的频繁更换，同时可防止操作人员选用不符合超声波刀柄的刀具，防止对刀柄和刀具造成损害。
附图说明
图1是本实用新型一实施例超声波刀柄和工具头通过螺栓配合提供的剖视图；
图2是本实用新型一实施例超声波刀柄和工具头通过夹头螺母配合提供的剖视图；
图3是本实用新型一实施例变幅杆和工具头通过螺栓配合提供的主视图；
图4是本实用新型一实施例提供的变幅杆和工具头通过螺栓配合提供的左视图；
图5是本实用新型一实施例提供的变幅杆和工具头通过夹头螺母配合提供的左视图。
说明书中的附图标记如下：
1、刀柄主体；2、无线传输装置；3、超声换能器；
31、工具头；32、压电陶瓷组件；33、变幅杆；
34、夹头螺母；35、螺杆；36、后盖；
37、工具装配孔；38、第一内径孔；39、工具装配部；
40、配合螺栓开设的槽；41、第一固定孔；42、第二固定孔；
43、配合夹头螺母开设的槽。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的超声波刀柄，包括：刀柄主体1及一体式结构的变幅杆33；所述刀柄主体1包括超声换能器3，所述超声换能器3内设置有螺杆35；所述变幅杆33的尾部沿轴向上开设有第一内径孔38，所述变幅杆33的头部开设有工具装配部39，所述工具装配部39上设有工具装配孔37；所述第一内径孔38的直径与所述螺杆35的直径相匹配，所述螺杆35插置于所述第一内径孔38内，实现一体式变幅杆33与超声换能器3连接；所述工具装配孔37的直径与外部工具头31的直径相匹配，所述工具装配孔37用于容置所述外部工具头31，外部工具头31插置于该工具装配孔37内，实现该一体式的变幅杆33与该外部工具头31连接，使变幅杆33和工具头31的配合更加紧固，减少刀柄的频繁更换的同时，能减少超声振动能量在传递过程中的损耗，降低装配过程对超声刀柄性能的影响，提高频率和阻抗的稳定性。
在一实施例中，所述变幅杆33的头部沿轴向上包括至少一个槽，可选地，所述变幅杆33的头部沿轴向上槽数量可为1、2、3或4等，该槽的具体数量并不限定，所述槽将变幅杆33头部沿径向可分成两个子部分、四个子部分、六个子部分或八个子部分等，所述工具装配孔37与所述至少一个槽连通。
在一实施例中，所述紧固件为螺栓，可选地，紧固件并不限于螺栓；所述槽40的数量1个，所述槽40将所述变幅杆33的头部沿径向分成两个子部分，所述两个子部分包括第一子部分和第二子部分；沿径向上，所述第一子部分上开设有第一固定孔41和第三固定孔；所述第二子部分上开设有第二固定孔42和第四固定孔，可选地，第一固定孔41为螺纹孔，第二固定孔42为通孔；可选地，上述固定孔相对位置数量可为1、2或3等，该相对位置具体数量并不限定；所述第一固定孔41和所述第二固定孔42的位置相对应，所述第三固定孔和所述第四固定孔的位置相对应；所述螺栓穿过所述第一固定孔41和所述第二固定孔42以及穿过所述第三固定孔和所述第四固定孔；通过所述螺栓与第一固定孔41和所述第二固定孔42的配合、螺栓与第三固定孔和所述第四固定孔的配合，缩小所述槽40的间距，以使变幅杆33头部内径减小，实现所述外部工具头31与所述变幅杆33的头部紧固连接，配合螺栓结构使变幅杆33加工更为简单，同时让整体装配及操作上更加便捷。
在一实施例中，可选地，所述紧固件为夹头螺母34，所述槽43的数量为3个，特别指出的是，所述槽43数量还可以为2个、4个和5个等，该槽数量并不限定。所述槽43将所述变幅杆33的头部沿径向分成六个均匀的子部分，所述六个子部分包括第一子部分、第二子部分......至第六子部分；所述夹头螺母34内壁开设有内螺纹，所述变幅杆33的头部外壁开设有外螺纹，所述夹头螺母34套设于所述变幅杆33的头部；通过所述夹头螺母34内螺纹和所述外螺纹的配合，所述夹头螺母34与变幅杆33头部相互挤压，使夹头螺母34对变幅杆33头部产生抱紧力，从而缩小所述槽43的间距使工具装配孔37直径减小，可使变幅杆33与工具头31紧固连接。
在另一实施例中，所述工具头31的外径大于所述工具装配孔37的外径，当通过挤压所述工具头31装配到所述工具装配孔37，使得所述变幅杆33开设的槽间距增大，以使所述变幅杆33工具装配孔37与所述工具头31实现紧固连接。
在另一实施例中，所述工具装配孔37与外部工具头31通过热装方式过盈配合连接。所述热装方式为：在工具头31和工具装配孔37安装连接时，首先通过加热装置加热变幅杆33的工具装配孔37使之膨胀，所述工具装配孔37直径增大，再将所述工具头31插入工具装配孔37内，直到工具头31连接部与工具装配孔37的接触端面完全贴合，待冷却后实现过盈配合，使所述外部工具头31与所述变幅杆33的头部连接紧固。
在另一实施例中，可选地，所述变幅杆33头部工具装配孔37可通过粘合方式与工具头31连接，一方面减少搭配零件使用同时减少变幅杆33的加工步骤。
在另一实施例中，沿径向上，所述变幅杆33的头部开设至少一个螺纹孔，可选地，所述螺纹孔数量可以为2个、3个或4个等，所述螺纹孔从所述变幅杆33的头部的侧壁延伸至所述工具装配孔37，当外部工具头31插入所述工具装配孔37时，所述螺栓穿过所述螺纹孔压紧所述工具头31，以使所述外部工具头31与所述变幅杆33的头部紧固连接。此变换方式可使装配连接的操作更加简便。
在一实施例中，可选地，所述工具装配孔37的内壁为圆柱形孔或多边形柱孔。
在一实施例中，所述螺杆35包括一体式结构的杆部和底盘，所述螺杆35底盘外径大于所述杆部的外径，所述杆部的头部设有外螺纹，所述变幅杆33的第一内径孔38设有内螺纹。所述超声换能器3还包括压电陶瓷组件32及后盖36，所述后盖36、压电陶瓷组件32依序放置套在所述螺杆35上，所述螺杆35的杆部穿过所述后盖36、压电陶瓷组32件与所述变幅杆33第一内径孔38的内螺纹连接，使螺杆35、后盖36、压电陶瓷组件32与变幅杆33连接紧固。
在一实施例中，所述超声换能器3包括压电陶瓷组件32，所述刀柄主体1还包括无线传输装置2，所述无线传输装置2设置在刀柄主体1侧壁；所述无线传输装置2内置有接收环，所述接收环与所述压电陶瓷组件32的引线连接。
在一实施例中，所述刀柄主体1和变幅杆33通过热装方式过盈配合连接。所述热装方式为：在刀柄主体1和变幅杆33安装连接时，首先通过加热刀柄主体1靠近变幅杆33的尾部端使刀柄主体1内孔膨胀，所述刀柄主体1内孔直径增大，再将所述变幅杆33尾部插入刀柄主体1内，直到变幅杆33连接部与刀柄主体1的接触端面完全贴合，待冷却后实现过盈配合，使所述刀柄主体1与所述变幅杆33的尾部连接紧固，此构建形成超声波刀柄的整体外形，超声波刀柄远离变幅杆33一端用于与机床主轴连接。
可选地，所述变幅杆33刀柄主体1靠近变幅杆33的尾部与变幅杆33头部可通过法兰盘方式实现连接。
上述实施例中，对所述的超声波刀柄工作原理简述：刀柄主体用于连接配合机床主轴和装配变幅杆、超声换能器等作用，无线传输装置内置接收环，接收环接收超声电源发生器产生的高频电能信号，无线传输装置将感应接收到的信号还原成高频电能信号，传递给超声换能器，超声换能器利用压电逆效应将频率电信号转换为高频机械振动，并通过变幅杆对机械振动进行放大传输到加工工件，进而配合传统机床和工具头实现超声辅助加工。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。