超声波加工设备及其超声波主轴的制作方法

本实用新型涉及超声波加工技术领域，特别是涉及一种超声波加工设备及其超声波主轴。

背景技术：

在加工作业的过程中导入高频的振动加工机制，不仅可改善切削加工面的表面粗糙度和提高加工精度，更可降低切削阻力，增加刀具的寿命，因而被广泛应用。超声波主轴即是其中一种应用。

现有的超声波主轴包括固定部件、旋转部件、轴承组件和超声波传输装置。其中，固定部件包括主轴壳体、前端盖等相关部件。旋转部件包括旋转轴等相关部件。超声波传输装置可以是超声波无线发射装置，也可以是超声波有线传输装置。

由于超声波主轴的旋转轴需要与主轴壳体发生相对转动，因此旋转轴与主轴壳体之间设有间隙，又由于旋转轴的高速转动会使得间隙内产生负压，从而容易将灰尘、切屑颗粒、水汽等杂质吸入，杂质长时间积累后会增加旋转轴的旋转阻力，降低其稳定性，且不便于旋转轴的散热，导致主轴的使用寿命减少。另外，由于超声波无线发射装置与超声波无线接收装置之间具有间隙，因此在加工的过程中产生的碎屑和粉尘会堆积在超声波无线接收装置的上表面，久而久之会影响超声波无线接收装置的散热效果和无线传输效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种防尘防水效果好、性能稳定、使用寿命长且可以保证散热效果和无线传输效率的超声波加工设备及其超声波主轴。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种超声波主轴，其包括：

主轴壳体，所述主轴壳体具有第一气道；

旋转轴，其可转动的穿设于所述主轴壳体内，所述旋转轴的前端面开设有用于安装超声波刀柄的安装孔；

前端盖，其设于所述主轴壳体的前端并环绕所述旋转轴设置，所述前端盖的内侧与所述旋转轴的外侧之间设有气腔，且所述前端盖具有连通所述第一气道与所述气腔的第二气道；

发射架，其直接安装于所述前端盖的前端面并环绕所述旋转轴设置，所述发射架的前端面开设有环绕所述旋转轴的第一容纳槽；

超声波无线发射装置，其设于所述第一容纳槽内；

其中，所述发射架的内侧还用于与超声波刀柄的刀柄本体的外侧之间形成与所述气腔相连通的第一间隙，所述超声波无线发射装置还用于与超声波刀柄的超声波无线接收装置之间形成与所述第一间隙相连通的第二间隙。

本申请的一些实施例中，所述第一气道的内径为1mm～6mm，所述第二气道的内径为1mm～6mm。

本申请的一些实施例中，所述第一间隙的宽度为0.2mm～5mm。

本申请的一些实施例中，所述超声波主轴还包括：

轴承，其设于所述旋转轴的外侧与所述主轴壳体的内侧之间；

内压环，其套设于所述旋转轴上并从前往后压紧所述轴承的内圈；

外压环，其环绕于所述内压环的外周并被所述前端盖从前往后压紧于所述轴承的外圈。

本申请的一些实施例中，所述气腔内设有环绕于所述内压环外周的通气环，所述通气环的内侧与所述内压环的外侧之间设有过气间隙，所述通气环具有连通所述第二气道与所述过气间隙的通气孔。

本申请的一些实施例中，所述过气间隙的宽度为0.1mm～1mm。

本申请的一些实施例中，所述通气孔设为多个并沿所述通气环的周向均匀分布。

本申请的一些实施例中，所述发射架的后端面对应所述通气环的位置开设有环绕所述旋转轴的密封槽，所述密封槽内设有与所述通气环相抵接的密封圈。

本申请的一些实施例中，所述内压环的外侧壁具有环形凸台，所述环形凸台设为多个并沿所述内压环的轴向分布。

基于同样的目的，本实用新型还提供一种超声波加工设备，其包括超声波刀柄和上述的超声波主轴，所述超声波刀柄包括刀柄本体、接收架以及超声波无线接收装置，所述刀柄本体的后端插设于所述安装孔内，且所述刀柄本体的外侧与所述发射架的内侧之间设有与所述气腔相连通的第一间隙，所述接收架套设于所述刀柄本体上，所述接收架的后端面开设有与所述第一容纳槽相对设置的第二容纳槽，所述超声波无线接收装置设于所述第二容纳槽内，且所述超声波无线接收装置与所述超声波无线发射装置之间设有与所述第一间隙相连通的第二间隙。

本实用新型提供了一种超声波主轴，与现有技术相比，其有益效果在于：

通入第一气道内的气体经由第二气道、气腔和第一间隙吹向超声波无线接收装置，再从超声波无线发射装置与超声波无线接收装置之间的第二间隙吹出，用于将超声波无线接收装置上的粉尘、杂质或液体吹离，以保持第二间隙的清洁，且不影响超声波无线发射装置与超声波无线接收装置之间的无线电能传输，与此同时，气体形成正压密封，可防止外界的粉尘杂质通过第一间隙和第二间隙进入超声波主轴的内部；此外，气体还能够对超声波无线接收装置进行降温。

另外，本实用新型还提供了一种超声波加工设备，由于其采用了上述的超声波主轴，因此防尘防水效果好、性能稳定、使用寿命长、散热效果好、无线传输效率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的超声波加工设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的超声波加工设备的纵截面示意图；

图3为图2中i区域的放大示意图；

图4为本实用新型实施例的发射架的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的通气环的结构示意图；

图6为本实用新型实施例的内压环的结构示意图；

图7为本实用新型实施例的超声波刀柄的结构示意图。

图中：100、超声波主轴；200、超声波刀柄；1、主轴壳体；101、壳体本体；102、前轴承座；103、第一气道；2、旋转轴；3、前端盖；301、第二气道；4、发射架；401、第一容纳槽；402、孔道；403、密封槽；5、超声波无线发射装置；6、轴承；7、内压环；701、环形凸台；8、外压环；9、气腔；10、通气环；1001、通气孔；11、过气间隙；12、刀柄本体；13、接收架；1301、第二容纳槽；14、超声波无线接收装置；15、第一间隙；16、第二间隙。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，以区分同一类型的技术特征，而不能理解为指示或暗示这些技术特征的相对重要性、顺序以及数量，也即，“第一”技术特征可以被称为“第二”技术特征，“第二”技术特征也可以被称为“第一”技术特征，并且，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该技术特征。另外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要强调的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相接，也可以通过中间媒介间接相接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”的含义包括“内部”、“外部”、“上部”、下部”等。术语“前端”和“后端”指的是，刀具在使用过程中，靠近加工工件的一端为“前端”，远离加工工件的一端为“后端”。

参见图1至图4，本实用新型实施例提供一种超声波主轴100，其包括主轴壳体1、旋转轴2、前端盖3、发射架4以及超声波无线发射装置5；旋转轴2可转动的穿设于主轴壳体1内，且旋转轴2的前端面开设有安装孔；前端盖3设于主轴壳体1的前端并环绕旋转轴2设置；发射架4直接安装于前端盖3的前端面并环绕旋转轴2设置，发射架4的前端面开设有环绕旋转轴2的第一容纳槽401；发射架4与前端盖3通过螺栓相连接，以便于拆装；超声波无线发射装置5设于第一容纳槽401内。

基于上述结构，通过设置直接安装于前端盖3上的发射架4，超声波无线发射装置5可集成于超声波主轴100上，无需另外通过抱箍悬挂安装，从而，超声波无线发射装置5的安装精度更高，稳定性更好，进而，超声波无线发射装置5与超声波无线接收装置14之间的电性导通更加稳定可靠，可有效地提升刀具的加工效果；此外，发射架4还可起到防尘、防水的密封效果，与此同时，发射架4可充当超声波主轴100的装饰盖，通过遮住前端盖3达到提升美观性的目的；又由于发射架4直接安装于前端盖3的前端面，结构紧凑，因此相比于悬挂式支架，发射架4不易与超声波主轴100外的其他结构发生干涉。

可选的，如图2所示，在本实施例中，发射架4具有与第一容纳槽401相连通的孔道402，以供连接于发射线圈的电源线穿过；孔道402沿发射架4的径向延伸，当然，在其他实施例中，孔道402也可以沿相对于发射架4的径向倾斜的方向延伸。

参见图2和图3，本实用新型实施例提供的超声波主轴100还包括轴承6、内压环7以及外压环8；轴承6设于旋转轴2的外侧与主轴壳体1的内侧之间；内压环7套设于旋转轴2上并从前往后压紧轴承6的内圈；外压环8环绕于内压环7的外周并被前端盖3从前往后压紧于轴承6的外圈。如此，轴承6实现可靠安装，且便于拆装。

可选的，如图2和图3所示，在本实施例中，主轴壳体1具有第一气道103，前端盖3的内侧与内压环7的外侧之间设有气腔9，前端盖3具有连通第一气道103与气腔9的第二气道301。如此，通入第一气道103内的气体经由第二气道301、气腔9吹出，持续的气流形成了正压密封，可防止灰尘、切屑颗粒、水汽等杂质进入超声波主轴100的内部，提高其稳定性和可靠性，同时还可增强散热效果，改善超声波主轴100的工况。作为优选，第一气道103的内径为1mm～6mm，第二气道301的内径为1mm～6mm。

可选的，如图2所示，在本实施例中，主轴壳体1包括壳体本体101以及安装于壳体本体101前端的前轴承6座，前轴承6座用于安装轴承6；前端盖3的后端面与前轴承6座的前端面相贴合；第一气道103的一端延伸至主轴壳体1的后端面，另一端延伸至前轴承6座的前端面。

可选的，如图3和图5所示，在本实施例中，为了使进入气腔9内空气能够均匀且强有力的吹向旋转轴2，气腔9内设有环绕于内压环7外周的通气环10，通气环10的内侧与内压环7的外侧之间设有过气间隙11，通气环10具有连通第二气道301与过气间隙11的通气孔1001，通气孔1001设为多个并沿通气环10的周向均匀分布。作为优选，过气间隙11的宽度为0.1mm～1mm。

可选的，如图2所示，在本实施例中，为了防止灰尘、切屑颗粒、水汽等杂质从发射架4的后端面与前端盖3的后端面之间进入超声波主轴100的内部，同时为了防止漏气，发射架4的后端面对应通气环10的位置开设有环绕旋转轴2的密封槽403，密封槽403内设有与通气环10相抵接的密封圈。

可选的，如图2和图6所示，在本实施例中，为了防止灰尘、切屑颗粒、水汽等杂质通过过气间隙11进入超声波主轴100的内部，内压环7的外侧壁具有环形凸台701，环形凸台701设为多个并沿内压环7的轴向等间距分布。

参见图1、图2以及图7，本实用新型实施例还提供一种超声波加工设备，其包括超声波刀柄200和上述的超声波主轴100；超声波刀柄200包括刀柄本体12、接收架13以及超声波无线接收装置14；刀柄本体12的后端插设于安装孔内，且刀柄本体12的外侧与发射架4的内侧之间设有与气腔9相连通的第一间隙15；接收架13套设于刀柄本体12上，接收架13的后端面开设有与第一容纳槽401相对设置的第二容纳槽1301；超声波无线接收装置14设于第二容纳槽1301内，且超声波无线接收装置14与超声波无线发射装置5之间设有与第二间隙16相连通的第二间隙16。作为优选，第一间隙15的宽度为0.2mm～5mm。

基于上述结构，通入第一气道103内的气体经由第二气道301、气腔9、过气间隙11、第一间隙15吹向超声波无线接收装置14，再从超声波无线发射装置5与超声波无线接收装置14之间的第二间隙16吹出，用于将超声波无线接收装置14上表面的粉尘杂质或液体吹离，以保持第二间隙16的清洁，且不影响超声波无线发射装置5与超声波无线接收装置14之间的无线电能传输；与此同时，持续的气流形成了正压密封，可防止外界的粉尘杂质从第二间隙16进入超声波主轴100的内部；此外，气体还能够对超声波无线接收装置14进行降温，提高其无线传输效率，延长其使用寿命。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。