一种超声波主轴的制作方法

1.本发明涉及机械精密加工技术领域，特别是涉及一种超声波主轴。


背景技术：

2.目前，随着机械加工领域技术的不断进步，对于工件加工的精细度要求越来越高，超声波加工技术发展逐渐加快。超声波加工即利用超声震动的方式在工件表面进行加工，一般结构包括超声波主轴和超声波主轴前端设置的刀具，通过超声波主轴内振子的振动传递超声波能量给刀具，使刀具振动，以进行加工作业。现有的超声波主轴上包括壳体和壳体内的轴芯、振子等零件，通过轴芯连接振子，振子同时连接刀具，向刀具传递超声波振动能量。
3.但是，现有的超声波主轴上的超声波能量也会因为各零部件之间的刚性连接而沿着超声波主轴的轴向方向向轴尾发生传递，导致主轴上产生不必要的超声损耗，降低超声能量传递效率，导致超声波主轴上零件的装配精度下降，影响使用过程中的稳定性。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超声波主轴，旨在解决现有的超声波主轴上超声波能量反向传递，影响使用时的稳定性的问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种超声波主轴，其中，包括旋转组件、振子和柔性连接管路，所述旋转组件上形成有对接槽和第一流道，所述第一流道与所述对接槽连接；所述振子安装在所述旋转组件上，位于对接槽的开口处；所述振子内设有第二流道；所述柔性连接管路用于柔性连接所述旋转组件和所述振子；并且，所述柔性连接管路一端与所述第一流道连通，另一端与所述第二流道连通，形成出液通路。
8.所述的超声波主轴，其中，所述对接槽包括沿所述旋转组件的轴向方向依次连通的储液腔、油封腔和对接腔；所述第一流道与所述储液腔连通；所述柔性连接管路包括油封组件和柔性对接组件，所述油封组件安装在所述油封腔内，用于密封所述储液腔；所述柔性对接组件设于所述对接腔内，一端与所述油封组件对接，另一端与所述振子对接。
9.所述的超声波主轴，其中，所述油封组件包括第一油封环、第一油封端子和油封接头，所述第一油封环和所述第一油封端子嵌套在所述油封接头上，所述油封接头与所述柔性对接组件对接；其中，所述第一油封环设于所述油封腔内，用于密封所述储液腔；所述第一油封端子安装在所述油封腔内，用于固定所述第一油封环。
10.所述的超声波主轴，其中，所述油封组件还包括固定在所述油封腔内的油封套，所述油封套与所述第一油封端子螺接，并且，所述第一油封环嵌套在油封套上。
11.所述的超声波主轴，其中，所述柔性对接组件包括第一接头、第一柔性管和第二接头，所述第一接头一端与所述油封接头连接，另一端与所述第一柔性管连接；所述第一柔性
管远离所述第一接头的端部与所述第二接头连接；所述第二接头与所述振子连接；所述油封接头内形成有第一通道；所述第一接头内设有第二通道，所述第二接头内设有第三通道，所述第一流道、所述储液腔、所述第一通道、所述第二通道、所述第一柔性管、所述第三通道和所述第二流道依次贯通组成所述出液通路，用于出液。
12.所述的超声波主轴，其中，所述第一柔性管为橡胶柔性管、塑料柔性管、尼龙柔性管、纤维柔性管中的至少一种。
13.所述的超声波主轴，其中，所述第一接头与所述油封组件可拆卸安装；和/或，所述第二接头与所述振子可拆卸安装。
14.所述的超声波主轴，其中，所述旋转组件包括常规轴芯、旋转接头连杆、旋转接头旋转杆中的一种或多种。
15.所述的超声波主轴，其中，所述旋转组件包括第一轴芯；所述对接槽包括第一管路容纳腔与第一油封容纳腔，所述第一管路容纳腔和所述第一油封容纳腔均设于所述振子内；所述柔性连接管路包括第二油封端子、第二油封环、第二柔性管及第三接头，所述第三接头与所述第一轴芯连接，所述第二柔性管与所述第三接头连接，所述第二柔性管与所述第二油封环分别设于所述第一管路容纳腔和所述第一油封容纳腔内，所述第二油封端子设于所述第一油封容纳腔内，用于密封所述第一油封容纳腔。
16.所述的超声波主轴，其中，所述旋转组件包括第二轴芯、中心出水旋转杆和中心出水连杆；所述对接槽包括第二管路容纳腔与第二油封容纳腔，所述第二轴芯内设有所述第二管路容纳腔，所述中心出水连杆内设有所述第二油封容纳腔；所述柔性连接管路包括第四接头、第三柔性管和第三油封环，所述第四接头与所述振子连接，所述第三柔性管与所述第四接头连接，所述第三柔性管与所述第三油封环分别设于所述第二管路容纳腔与所述第二油封容纳腔内，所述中心出水旋转杆设于所述第二油封容纳腔内，用于密封所述第二油封容纳腔。
17.与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：
18.本发明中公开的超声波主轴上旋转组件和振子之间设置柔性连接管路，通过柔性连接管路连接第一流道和第二流道，形成出液通路，从超声波主轴内导出冷却液至刀具加工位置，降低加工位的温度，方便正常进行高精度加工；同时，因为柔性连接管路不同于刚性连接结构，可以减少沿轴向方向的能量传递，所以超声波主轴使用过程中，振子上的超声波能量经过柔性连接管路时被吸收，减少传递到旋转组件上的超声波能量，从而减少超声波主轴的振动损耗，防止降低其自身结构的精度，维持良好的超声能量传递效率，提高加工作业的稳定性，提高加工的精度控制，另外还能延长超声波主轴的使用寿命。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明中超声波主轴的结构爆炸图；
21.图2为本发明中超声波主轴的轴向截面图；
22.图3为本发明中超声波主轴的部分轴向截面图；
23.图4为本发明另一实施例中超声波主轴的轴向截面图；
24.图5为本发明另一实施例中超声波主轴的轴向截面图。
25.其中，100、旋转组件；110、对接槽；111、储液腔；112、油封腔；113、对接腔；114、第一管路容纳腔；115、第一油封容纳腔；116、第二管路容纳腔；117、第二油封容纳腔；120、第一流道；130第一轴芯；140、第二轴芯；150、中心出水旋转杆；160、中心出水连杆；200、振子；210、第二流道；300、柔性连接管路；310、油封组件；311、第一油封环；312、第一油封端子；313、油封接头；3131、第一通道；314、油封套；320、柔性对接组件；321、第一接头；3211、第二通道；322、第一柔性管；323、第二接头；3231、第三通道；330、第二油封端子；340、第二油封环；350、第二柔性管；360、第三接头；370、第四接头；380、第三柔性管；390、第三油封环。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
27.参阅图1和图2，本发明申请的一实施例中，公开了一种超声波主轴，其中，包括旋转组件100、振子200和柔性连接管路300，所述旋转组件100上形成有对接槽110和第一流道120，所述第一流道120与所述对接槽110连接；所述振子200安装在所述旋转组件100上，位于所述对接槽110的开口处；所述振子200内设有第二流道210；所述柔性连接管路300用于柔性连接所述旋转组件100和所述振子200；并且，所述柔性连接管路300一端与所述第一流道120连通，另一端与所述第二流道210连通，形成出液通路。
28.本实施例中公开的超声波主轴上旋转组件100和振子200固连，可以通过插接、螺接、过盈配合等连接方式将振子200安装在对接槽110的出口上，也就是旋转组件100的端部，同时，在对接槽110内设置柔性连接管路300，通过柔性连接管路300连接第一流道120和第二流道210，形成出液通路，从超声波主轴内导出冷却液至刀具加工位置，降低加工位的温度，方便正常进行高精度加工；同时，因为柔性连接管路300不同于刚性连接结构，可以减少沿轴向方向的能量传递，所以超声波主轴使用过程中，振子200上的超声波能量经过柔性连接管路300时被吸收，减少传递到旋转组件100上的超声波能量，从而减少超声波主轴的振动损耗，防止降低其自身结构的精度，维持良好的超声能量传递效率，提高加工作业的稳定性，提高加工的精度控制；另外，还能延长超声波主轴的使用寿命。
29.具体的，如图2所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述对接槽110包括沿所述旋转组件100的轴向方向依次连通的储液腔111、油封腔112和对接腔113；所述第一流道120与所述储液腔111连通；所述柔性连接管路300包括油封组件310和柔性对接组件320，所述油封组件310安装在所述油封腔112内，用于密封所述储液腔111；所述柔性对接组件320设于所述对接腔113内，一端与所述油封组件310对接，另一端与所述振子200对接。因为柔性连接管路300与振子200和旋转组件100都是机械连接，所以不可避免会有装配缝隙，第一流道120内的液体流道对接槽110内之后如果进入装配缝隙容易造成腐蚀和漏液等问题，所以设置油封组件310在油封腔112内，将储液腔111密封，第一流道120内的液体流到储
液腔111内之后就不会进一步流入到对接腔113了，从而增加对接腔113内柔性对接组件320和振子200的保护，同时也使冷却液从出液通道内流出，防止侧漏。
30.如图1所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述油封组件310包括第一油封环311、第一油封端子312和油封接头313，所述第一油封环311和所述第一油封端子312嵌套在所述油封接头313上，所述油封接头313与所述柔性对接组件对接；其中，所述第一油封环311设于所述油封腔112内，用于密封所述储液腔111；所述第一油封端子312安装在所述油封腔112内，用于固定所述第一油封环311。本实施例中的第一油封环311可以为橡胶环、塑料环、金属环等等环状工件，通过第一油封环311与油封腔112的侧壁紧密接触，阻碍储液腔111内液体的流动，从而起到隔绝、密封的效果；第一油封端子312可以固定在旋转组件100上，即通过与油封腔112的侧壁通过螺钉螺接、过盈配合或者插接等等连接方式，将第一油封环311固定，第一油封环311设置在第一油封端子312朝向储液腔111的一侧，通过第一油封端子312约束，防止第一油封环311沿旋转组件100的轴向方向移动，维持良好的密封效果；然后第一油封端子312中间有空腔，油封接头313先与柔性对接组件320对接，装配振子200时，连同振子200一同插入第一油封端子312的空腔内。
31.如图3所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述油封组件310还包括固定在所述油封腔112内的油封套314，所述油封套314与所述第一油封端子312螺接，并且，所述第一油封环311嵌套在油封套314上。设置油封套314保护第一油封环311和第一油封端子312，减少第一油封环311和第一油封端子312与旋转组件100的摩擦，有利于延长使用寿命。
32.具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述储液腔111的半径小于所述油封腔112的半径，设置油封腔112的半径更大，可以防止安装第一油封环311的时候掉入储液腔111，同时第一油封环311可以安装到油封腔112的底部，对储液腔111的端部形成更好的封闭效果。
33.再如图1所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述柔性对接组件320包括第一接头321、第一柔性管322和第二接头323，所述第一接头321一端与所述油封接头313连接，另一端与所述第一柔性管322连接；所述第一柔性管322远离所述第一接头321的端部与所述第二接头323连接；所述第二接头323与所述振子200连接；其中，所述油封接头313内形成有第一通道3131；所述第一接头321内设有第二通道3211，所述第二接头323内设有第三通道3231，所述第一流道120、所述储液腔111、所述第一通道3131、所述第二通道3211、所述第一柔性管322、所述第三通道3231和所述第二流道210依次贯通组成所述出液通路，用于出液。本实施例中在第一柔性管322的两端设置第一接头321和第二接头323用于固定，防止脱落，设置第一柔性管322作为连接结构，通过第一柔性管322的柔性缓冲和吸收沿超声波主轴轴向方向的超声能量，从而可以减少超声波主轴的超声能量损耗；同时，第一柔性管322为空心结构，两端分别与第一接头321内的第二通道3211和第二接头323内的第三通道3231连通，不影响超声波主轴的出液功能。
34.具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述第一接头321上设有套筒，所述套筒的表面形成有螺纹，所述第一柔性管322嵌套在所述套筒上。通过设置套筒连接第一柔性管322，第一柔性管322内壁与套筒上的螺纹挤压接触，从而形成气密性良好的连接，防止出液过程中漏液，并且螺纹增加了第一柔性管322与第一接头321之间的摩擦力，使第一柔性管322与第一接头321连接更加紧固，减少因为超声波振动而脱落的情况发生。
35.需要说明的是，第二接头323也可以设置套筒和套筒上的螺纹，同上述第一接头321一样，可以与第一柔性管322连接更加牢固。
36.如图2所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述储液腔111、所述第一通道3131、所述第二通道3211、所述第一柔性管322、所述第三通道3231和所述第二流道210均位于所述旋转组件100的中轴线上。在工作时，超声波主轴的旋转组件100和振子200都会被驱动，同步围绕中轴线转动，将出液通道设置在旋转组件100的中轴线上，从而减少旋转组件100内的液体流动，在出液的时候液体，减少出液口液体的角速度，防止液体移位，使液体流向预期的位置，以起到良好的冷却效果，方便进行正常加工；也使得旋转组件100和振子200的质量分布均匀，减少转动过程中产生偏移力，提高转动的稳定性。
37.具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述第一柔性管322为橡胶柔性管、塑料柔性管、尼龙柔性管、纤维柔性管中的至少一种。本实施例中采用声阻抗较高的材料制造第一柔性管，此类第一柔性管的柔韧性好，而且承压能力大，当有超声波能量传递到第一柔性管上时第一柔性管发生振动，不易损坏，而且可以保持良好的连接，有利于长期有效的使用。
38.具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述第一接头321为快拧接头；和/或，所述第二接头323为快拧接头。快拧接头上可设置螺纹，可以稳定地连接在油封组件310或者振子200上，通过设置快拧接头方便第一接头321和第二接头323的拆装，而且安装后的连接效果好，密封效果好，减少出液通道的液体侧漏。
39.具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述第一接头321与所述油封组件310可拆卸安装；和/或，所述第二接头323与所述振子200可拆卸安装。如上所述，第一接头321或第二接头323设置为快拧接头，可以通过螺接与油封组件310或者振子200可拆卸安装，从而方便进行超声波主轴的组装或者零部件更换。当然了，在本实施例的其他实施方式中，第一接头321和第二接头323不限于螺接方式的可拆卸安装，也可以通过磁吸连接或者卡接等等方式与油封组件310或者振子200连接。
40.具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述油封腔112的半径小于所述对接腔113的半径。设置对接腔113的半径更大，方便从对接槽110的开口处安装油封组件310到油封腔112内，而且给对接腔113内的柔性对接组件320留出较大的空间，当柔性对接组件320上受到超声波能量影响时，有足够空间进行振动，而不会影响到旋转组件100，减少旋转组件100上超声波能量的反向传递，提高超声波主轴的稳定性。
41.具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述旋转组件100与所述振子200螺接。振子200从对接槽110的开口处插接并固定在旋转组件100的端部，跟随旋转组件100同步转动，可以在振子200和旋转组件100的连接位置打孔，通过螺钉连接振子200和旋转组件100，形成稳定的连接，避免振子200在超声加工中脱落。当然了，也可以通过焊接、插接等等其他方式进行连接。
42.具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述旋转组件100包括常规轴芯、旋转接头连杆、旋转接头旋转杆中的一种或多种。
43.如图4所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述旋转组件100包括第一轴芯130；所述对接槽110包括第一管路容纳腔114与第一油封容纳腔115，所述第一管路容纳腔114和所述第一油封容纳腔115均设于所述振子200内；所述柔性连接管路300包括第二
油封端子330、第二油封环340、第二柔性管350及第三接头360，所述第三接头360与所述第一轴芯130连接，所述第二柔性管350与所述第三接头360连接，所述第二柔性管350与所述第二油封环340分别设于所述第一管路容纳腔114和所述第一油封容纳腔115内，所述第二油封端子330设于所述第一油封容纳腔115内，用于密封所述第一油封容纳腔115。本实施例公开的超声波主轴将振子200伸入到旋转组件100的对接槽110内，并在振子200上嵌套换能器、金属片和锁紧螺母，通过锁紧螺母预紧金属片和换能器，然后从旋转组件100的预设管道中引出电源线与金属片搭接，从而导通换能器，工作过程中，为了防止前端液体回流，将第二油封端子330和第二油封环340设置在第二柔性管350朝向第二流道210的一侧，将第一油封容纳腔115密封，形成气密封空间，以此防止工作过程中液体流入到安装换能器的腔体内，避免换能器接触液体，减少工作故障问题，提高超声波主轴的使用安全性。
44.如图5所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述旋转组件100包括第二轴芯140、中心出水旋转杆150和中心出水连杆160，三者依次固连，所述对接槽110包括第二管路容纳腔116与第二油封容纳腔117，所述第二轴芯140内设有所述第二管路容纳腔116，所述中心出水连杆160内设有所述第二油封容纳腔117；所述柔性连接管路300包括第四接头370、第三柔性管380和第三油封环390，所述第四接头370与所述振子200连接，所述第三柔性管380与所述第四接头370连接，所述第三柔性管380与所述第三油封环390分别设于所述第二管路容纳腔116与所述第二油封容纳腔117内，所述中心出水旋转杆150设于所述第二油封容纳腔117内，用于密封所述第二油封容纳腔117。
45.综上所述，本技术公开了一种超声波主轴，其中，包括旋转组件100、振子200和柔性连接管路300，所述旋转组件100上形成有对接槽110和第一流道120，所述第一流道120与所述对接槽110连接；所述振子200安装在所述旋转组件100上，位于所述对接槽110的开口处；所述振子200内设有第二流道210；所述柔性连接管路300用于柔性连接所述旋转组件100和所述振子200；并且，所述柔性连接管路300一端与所述第一流道120连通，另一端与所述第二流道210连通，形成出液通路。本实施例中公开的超声波主轴上旋转组件100和振子200固连，可以通过插接、螺接、过盈配合等连接方式将振子200安装在对接槽110的出口上，也就是旋转组件100的端部，同时，在对接槽110内设置柔性连接管路300，通过柔性连接管路300连接第一流道120和第二流道210，形成出液通路，从超声波主轴内导出冷却液至刀具加工位置，降低加工位的温度，方便正常进行高精度加工；同时，因为柔性连接管路300不同于刚性连接结构，可以减少沿轴向方向的能量传递，所以超声波主轴使用过程中，振子200上的超声波能量经过柔性连接管路300时被吸收，减少传递到旋转组件100上的超声波能量，从而减少超声波主轴的振动损耗，防止降低其自身结构的精度，维持良好的超声能量传递效率，提高加工作业的稳定性，提高加工的精度控制；另外，还能延长超声波主轴的使用寿命。
46.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
47.需要说明的是，本发明以超声波主轴为例对本发明的具体结构及工作原理进行介绍，但本发明的应用并不以超声波主轴为限，也可以应用到其它类似工件的生产和使用中。
48.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。