一种超声波主轴及其电连接结构的制作方法

本发明涉及精密加工技术领域，特别是涉及一种超声波主轴及其电连接结构。

背景技术：

目前，在加工硬脆性材料时，为了能够提高切削能力，从而改善切削表面的表粗糙度及加工精度，有效延长刀具的使用寿命，现在广泛采用超声波机床，其在加工的过程中导入超声波振动。

超声波机床通常包括超声波电源及超声波主轴，超声波主轴包括筒座、旋转轴及超声波刀柄，旋转轴上开设有套孔，超声波刀柄装配于套孔内，运行过程中需保持超声波刀柄与超声波电源电连接。现有技术中，通常分别在旋转轴及超声波刀柄上对应设置有电性接头、导电接头，电性接头包括彼此绝缘的第一导电件及第二导电件，导电接头包括彼此绝缘的第一导电体及第二导电体，第二导电件环绕第一导电件设置，且其上包括套接部，配合导电时，先通过第二导电件套接于第二导电体的外侧实现电连接，然后第一导电件与第一导电体相抵接相连。

然而，上述超声波机床的电性连接结构存在以下缺点：

1、由于第二导电件与第二导电体套接相连，刀具运行过程中会产生振动，因此对第二导电件及第二导电体的制造精度要求极高，以防止在运行时电连接不稳定；

2、采用配合套接的形式实现电性相连，在装配超声波刀柄时，需要对准第二导电件及第二导电体，装配难度大，且在运行过程中，若发生振动导致电性接头与导电接头之间发生径向的相对偏移，容易造成第二导电件及第二导电体磨耗大或者发生折损；

综上，现有的超声波机床的电性连接对制造精度及装配要求极高，装配效果直接影响超声波电源与超声波刀柄之间电传导的稳定可靠性，导电结构在装配及运行过程中易发生磨耗及折损，使用寿命受限。

技术实现要素：

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种超声波主轴及其电连接结构，能够降低制造难度及装配难度，保证将超声波电源产生的电信号可靠、稳定地传输至超声波刀柄上，并能够减少对导电结构的磨损，延长使用寿命。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种超声波主轴的电连接结构，其包括：

拉杆；

电性接头，通过一弹性件与所述拉杆相连；

拉钉，与所述拉钉相连，所述拉钉的后端开设有装配孔；

导电接头，安装于所述装配孔内；

其中，所述电性接头与所述导电接头相抵接，以使得所述电性接头与所述导电接头电连接。

作为优选方案，所述拉钉的后端向后凸出于所述导电接头的后端面。

作为优选方案，所述电性接头包括绝缘座及连接于所述绝缘座上且彼此绝缘的第一导电件、第二导电件，所述第一导电件的前端包括第一抵接部，所述第二导电件的前端包括第二抵接部；

所述导电接头包括绝缘体及连接所述绝缘体上且彼此绝缘的第一导电体、第二导电体，所述第一导电体的后端包括第一抵接位，所述第二导电体的后端包括第二抵接位；

所述第一抵接部与所述第一抵接位相抵接，所述第二抵接部与所述第二抵接位相抵接。

作为优选方案，所述绝缘座上开设有前端开口的容纳槽，所述第一导电件安装于所述容纳槽内，所述第一导电件的前端限定成所述第一抵接部，所述第二导电件环绕于所述绝缘座的外周设置，所述第二导电件的前端限定成所述第二抵接部，所述弹性件连接所述第二导电件与所述拉杆，

所述绝缘体上设有均朝后端开口的第一安装槽及第二安装槽，所述第二安装槽环绕所述第一安装槽的外周设置，所述第一导电体设于所述第一安装槽内，所述第一导电体的后端限定成所述第一抵接位，所述第二导电体设于所述第二安装槽内，所述第二导电体的后端限定成所述第二抵接位。

作为优选方案，所述第一导电件的前端凸出于所述绝缘座的前端面以形成所述第一抵接部，所述第二导电件的前端凸出于所述绝缘座的前端面以形成所述第二抵接部，所述第一抵接部与所述第二抵接部之间限定有抵接槽；

所述绝缘体位于所述第一导电体和所述第二导电体之间的部分凸出于所述第一导电体及所述第二导电体的后端面，以形成抵紧部；

所述抵紧部插入所述抵接槽内与所述绝缘座相抵接。

作为优选方案，所述第二抵接部从前至后逐渐靠近所述第一导电件。

作为优选方案，所述第一导电体的后端面设置有与所述第一抵接部相配合的凹槽，所述凹槽的内侧壁构成所述第一抵接位。

作为优选方案，所述凹槽呈从前至后外径逐渐增大的锥形。

作为优选方案，所述第一导电体内部开设有贯穿于所述凹槽的内侧壁的滑槽，所述滑槽内设置有弹性触点，所述弹性触点与所述第一抵接部相抵接。

作为优选方案，所述第二抵接位为限定于所述第二导电体的后端面上的第一抵接面，所述第二抵接部的前端面具有与所述第一抵接面配合抵接的第二抵接面。

作为优选方案，所述第一抵接面为从内至外逐渐向前倾斜的斜面。

作为优选方案，所述第二安装槽包括第一环形槽及沿所述第一环形槽的前端边缘向外延伸的第二环形槽，所述第二导电体的轮廓形状与所述第二安装槽相匹配。

作为优选方案，所述绝缘座及所述绝缘体均为橡胶。

同样的目的，本发明的第二方面提供一种超声波主轴，其包括如第一方面任一项所述的电连接结构。

本发明的超声波主轴及其电连接结构与现有技术相比，其有益效果在于：

分别在拉杆上设置与无线接收组件电连接的电性接头、超声波刀柄的拉钉上设置与振子电连接的导电接头，当将超声波刀柄装配于旋转轴内时，电性接头与导电接头之间仅需通过抵接的形式便能实现电导通，从而将信号进一步从无线接收组件中传递至振子，能够降低制造难度及装配难度，且在运行时导电接头及电性接头发生的径向偏移不会对导电结构造成任何磨损及折损，能够有效延长使用寿命；再者，电性接头与拉杆通过一弹性件相连，由于弹性件的弹力作用，不仅可缓冲轴向的振动，减少轴向偏移对导电结构造成的磨损，且在运行过程中，可保持电性接头时刻弹性抵接于导电接头，保证电导通的可靠性及稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中一种超声波主轴的结构示意图；

图2为图1中关于电连接结构的局部放大示意图；

图3为图1的b部局部示意图；

图4为本发明实施例中一种超声波主轴拆卸了超声波刀柄后的结构示意图；

图5为本发明实施例中一种超声波刀柄的结构示意图；

图6是本发明实施例中一种导电结构的结构示意图；

图7是图6的a部局部示意图；

图8是本发明实施例中电性接头与导电接头分开时的局部示意图。

图中，1、筒座；11、容置槽；2、无线发射组件；3、旋转轴；31、套孔；32、腔体；33、退刀槽；34、转轴前段；35、转轴后段；4、无线接收组件；5、拉杆；51、夹爪座；52、安装腔；53、限位结构；54、抵接台；6、夹爪；7、电性接头；71、绝缘座；711、容纳槽；72、第一导电件；721、第一抵接部；73、第二导电件；731、第二抵接部；7311、第二抵接面；74、抵接槽；75、凸环；8、弹性件；9、轴承；

100、超声波刀柄；10、刀柄本体；101、容置腔；102、安装孔；20、拉钉；201、过线槽；202、装配孔；30、变幅杆；301、锥形孔；40、振子；50、导电接头；501、绝缘体；5011、第一安装槽；5012、第二安装槽；5012a、第一环形槽；5012b、第二环形槽；5013、抵紧部；502、第一导电体；5021、第一抵接位；5022、滑槽；5023、凹槽；503、第二导电体；5031、第二抵接位；5032、第一抵接面；504、弹性触点；60、筒夹；70、密封螺帽；80、刀具；

200、导电结构；300、导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应作广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语或在本发明中的具体含义。

另外需要说明的是，本发明的描述中，术语“前端”和“后端”指的是，在使用该超声波机床进行加工时，靠近工件的一端为“前端”，背离工件的一端为“后端”。

如图1-图8所示，本发明第一方面的实施例提出一种超声波主轴，其包括筒座1、旋转轴3、拉杆5、电性接头7及超声波刀柄100。

筒座1内设有无线发射组件2；旋转轴3转动设于筒座1内，旋转轴3上设有与无线发射组件2相配合的无线接收组件4，旋转轴3的前端设有套孔31，旋转轴3的后端设有与套孔31相连通的腔体32；拉杆5设于腔体32内，拉杆5的前端设置有夹爪座51；夹爪6，安装于夹爪座51上；电性接头7通过一弹性件8与拉杆5相连，且电性接头7与无线接收组件4之间连接有导线400。

超声波刀柄100包括：刀柄本体10、拉钉20、变幅杆30及振子40，刀柄本体10装配于套孔31内，拉钉20安装于刀柄本体10的后端，拉钉的后端开设有装配孔202，刀柄本体10通过拉钉20与夹爪6相连，随旋转轴3的转动而转动，刀柄本体10的前端开设有容置腔101，变幅杆30的后端设于容置腔101内，振子40安装于变幅杆30的后端；及导电接头50，安装于装配孔202内，导电接头50与振子40之间连接有导线400。

其中，本实施例中，超声波主轴的导电结构200包括导电接头50与电性接头7，导电接头50与电性接头7相抵接，以使得电性接头7与导电接头50电连接。另外，本实施例中，超声波主轴的电连接结构包括导电结构200、拉杆5及弹性件8。

基于上述技术方案，本实施例中，在筒座1及旋转轴3上设置相适配的无线发射组件2及无线接收组件4，通过非接触的形式能够稳定地将超声波电源的超声波电信号传输至转动的旋转轴3上，保证旋转轴3在转动过程中电信号的稳定传输；另外，在旋转轴3及超声波刀柄100上分别设置有适配的电性接头7及导电接头50，且电性接头7与无线接收组件4采用导线400电性相连，导电接头50与振子40电性相连，当将超声波刀柄100装配于旋转轴3上时，电性接头7与导电接头50之间通过抵接的形式实现电性导通，由于无需设置套接部，可防止在装配及运行过程中的导电结构200的磨耗及折损，有效延长使用寿命，且同时能够降低制造难度及装配难度；再者，电性接头7通过一弹性件8与拉杆5相连，将超声波刀柄100装配于旋转轴后，弹性件8处于压缩状态，导电接头50与电性接头7采用弹性抵接的形式形成电导通，且在刀具运行过程中，由于弹性件8的弹力作用，能够使电性接头7与导电接头50保持时刻相抵接，确保电连接的可靠性及稳定性。

作为可选方案，本实施例中，同样可将导电接头50通过一弹性件8与拉钉20相连。

优选地，本实施例中，所述拉钉20的后端向后凸出于所述导电接头50的后端面，具体可参阅附图3所示，拉钉20的后端环绕导电接头50设置，在运输过程中能够对导电接头50进行保护，防止磕碰损坏，且在运行过程中，能够对导电接头50与性接头7配合抵接的位置进行保护，实现防尘防水，保证导电结构200电连接的稳定性。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图6、图7及图8所示，电性接头7包括绝缘座71及连接于绝缘座71上且彼此绝缘的第一导电件72、第二导电件73，第一导电件72的前端包括第一抵接部721，第二导电件73的前端包括第二抵接部731，第一导电件72及第二导电件73分别通过一导线400与无线接收组件4电连接；相对应地，导电接头50需要与电性接头7相适配，导电接头50包括绝缘体501及连接绝缘体501上且彼此绝缘的第一导电体502、第二导电体503，第一导电体502的后端包括第一抵接位5021，第二导电体503的后端包括第二抵接位5031，第一导电体502及第二导电体503分别通过一导线400与振子40电连接。

具体地，本实施例中，第一抵接部721与第一抵接位5021相抵接，第二抵接部731与第二抵接位5031相抵接，第一导电件72与第一导电体502之间、以及第二导电件73及第二导电体503之间均采用抵接的形式电导通，再结合弹性件8的弹性作用，能够保证电性接头7与导电接头50之间电导通的稳定性。

具体地，本实施例中，继续参阅附图6、图7及图8，绝缘座71上开设有前端开口的容纳槽711，第一导电件72嵌设于容纳槽711内，第一导电件72的前端暴露于绝缘座71的外部而限定成第一抵接部721，第二导电件73环绕于绝缘座71的外周设置，第二导电件73的前端限定成第二抵接部731，弹性件8连接第二导电件73与拉杆5。

如图6所示，本实施例中的导电接头50，绝缘体501上设有均朝后端开口的第一安装槽5011及第二安装槽5012，第二安装槽5012环绕第一安装槽5011的外周设置，第一导电体502嵌设于第一安装槽5011内，第一导电体502的后端暴露于绝缘体501的外部而限定成第一抵接位5021，第二导电体503嵌设于第二安装槽5012内，第二导电体503的后端暴露于绝缘体501的外部而限定成第二抵接位5031。

本实施例中，为了能够便于将第一导电件72连接导线400与无线接收组件4电连接，容纳槽711贯穿于绝缘座71的前、后两端，即第一导电件72的后端同样暴露于绝缘座71的外部。

示例性地，所述第二安装槽5012包括第一环形槽5012a及沿所述第一环形槽5012a的前端边缘向外延伸形成的第二环形槽5012b，所述第二导电体503的轮廓形状与所述第二安装槽5012相匹配并嵌设于其内部。

本发明的一个实施例中，第一导电件72的前端凸出于绝缘座71的前端面以形成第一抵接部721，第二导电件73的前端凸出于绝缘座71的前端面以形成第二抵接部731，第一抵接部721与第二抵接部731之间限定有抵接槽74；

与之相对应的，绝缘体501位于第一导电体502和第二导电体503之间的部分凸出于第一导电体502及第二导电体503的后端面，以形成抵紧部5013。

具体如图7所示，当电性接头7与导电接头50抵接时，抵紧部5013插入抵接槽74内与绝缘座71相抵接，抵紧部5013与绝缘座71之间发生弹性变形，从而能够形成密封结构，以将第一导电件72及第一导电体502隔离密封，能够有效防水防尘，保证电连接的稳定可靠性。

本实施例中，第二抵接部731从前至后逐渐靠近第一导电件72，即第二抵接部731呈扩口状，且从后至前内径逐渐增大，从而保证一定的弹性变形空间，以进一步确保密封效果。

本发明的一个优选实施例中，为了确保第一导电件72与第一导电体502之间的有效抵接，第一导电体502的后端面设置有与第一抵接部721相配合的凹槽5023，凹槽5023的内侧壁构成第一抵接位5021；示例性地，该凹槽5023为从前之后外径逐渐增大的锥形，第一抵接部721为相匹配的锥形。

作为该方案的可替换方案，也可将凹槽5023设置为其它形状，如方形或者其它多边形。

本实施例中，为了防止在第一抵接部721与凹槽5023的内侧壁之间形成间隙，以避免电导通不稳定，第一导电体502内部开设有贯穿于凹槽5023的内侧壁的滑槽5022，滑槽5022内设置有弹性触点504，弹性触点504与第一导电体502弹性相连，当电性接头7与导电接头50电连接时，弹性触点504与第一导电件72相抵接，能够保证刀具在运行过程中第一导电件72与第一导电体502之间保持接触，具体参阅附图7所示。

同样地，为了保证第二导电件73与第二导电体503实现稳定地电导通，第二抵接位5031为限定于第二导电体503的后端面上的第一抵接面5032，第二抵接部731的前端面上限定有与第一抵接面5032配合抵接的第二抵接面7311，且第一抵接面5032为从内至外逐渐向前倾斜的斜面；从整体上观察，第一抵接面5032呈从前至后外径逐渐减小的锥形面，锥形面配合抵接能够起到一定的导向作用，确保抵接的可靠性。示例性地，该第一抵接面5032还可以为弧形面等。

本发明的一个优选实施例中，拉杆5上开设有贯穿于其前、后两端的安装腔52，电性接头7设于安装腔52的前端；连接电性接头7的导线400一端与电性接头7的后端连接，并穿过安装腔52后，另一端与无线接收组件4相连，具体可参阅附图1所示。

进一步地，为了便于安装弹性件8，沿安装腔52的内侧壁从前至后依次设置有限位结构53及抵接台54，电性接头7的外周设有凸环75，凸环75的前端面与限位结构53的后端面配合抵接，弹性件8的一端抵接于凸环75的后端面，弹性件8的另一端与抵接台54的前端面相抵接，如图2所示。

示例性地，一个优选实施例中，弹性件8为弹簧，弹簧套设于电性接头7的外周；同样也可沿电性接头7的外周间隔设置多个弹性件8。

本实施例中的一个优选实施例中，刀柄本体10的后端开设有与容置腔101相连通的安装孔102，拉钉20安装于安装孔102内，拉钉20的后端开设有与装配孔202相连通的过线槽201；连接于导电接头50的导线400一端连接于导电接头50的前端，并依次穿过过线槽201、安装孔102及容置腔101后，另一端连接于振子40。

如图1所示，本实施例中，旋转轴3内连接腔体32与套孔31的位置处开设有退刀槽33；当需要装配超声波刀柄100之前，打刀机构推动拉杆5使夹爪6移动至退刀槽33内，夹爪6张开，当将超声波刀柄100装配至套孔31时，打刀机构拉动拉杆5后退，从而使得夹爪6夹紧拉钉20，超声波刀柄100装配至旋转轴3内且能够随旋转轴3转动而发生转动。

为了保证装配精度，本实施例中，套孔31呈从前至后内径逐渐变小的锥形。

本实施例中，变幅杆30前端开设有锥形孔301，锥形孔301的内径从前至后逐渐减小，在该锥形孔301内安装筒夹60，该筒夹60内安装有刀具80，一密封螺帽70连接筒夹60与变幅杆30，从而将刀具80安装至变幅杆30上，具体如图5所示。作为安装刀具的一种可替换方案，可将变幅杆30前端的外侧面设置成锥形面，刀具可直接配合装配于锥形面上。

本实施例中，绝缘座71和绝缘体501均为橡胶件，能够保证抵接时发生弹性变形以进行有效密封。

示例性地，为了确保导电性能，第一导电件72、第二导电件73、第一导电体502及第二导电体503均由铜制成。

本实施例中，为了保证能够便于成对安装无线接收组件4及无效发射组件2，以实现更好地无线传输，所述旋转轴3包括从前至后依次连接的转轴前段34及转轴后段35，所述转轴前段34的外径大于所述转轴后段35的外径，以在所述转轴前段34与所述转轴后段35的连接处限定有台阶；所述无线接收组件4套设于所述转轴后段35外且抵接于所述台阶处，从而能够进行轴向定位，所述筒座1上相对于所述无线发射组件2处开设有环形的容置槽11，所述无线发射组件2设于所述容置槽11内。

进一步地，本实施例中，为了保证旋转轴3的稳定转动，所述旋转轴3与所述筒座1之间设置有至少两个轴承9，所述旋转轴3的前端及后端均至少设有一个所述轴承9。

本发明第二方面的实施例还提出一种超声波机床，其包括超声波电源及如第一方面任一实施例的超声波主轴，无线发射组件2与超声波电源之间采用导线进行电连接，具体结构在附图中并未示出。

本实施例中的超声波机床，由于包括如第一方面实施例的超声波主轴，因此，具有超声波主轴的全部有益效果，在此不作赘述。

综上，本发明实施例提出一种超声波主轴及包括其的超声波机床，在筒座及旋转轴上分别设置无线发射组件及无线接收组件，无线发射组件与超声波电源电连接，采用非接触的形式将超声波电信号传输至旋转轴上，且分别在拉杆上设置与无线接收组件电连接的电性接头、超声波刀柄的拉钉上设置与振子电连接的导电接头，当将超声波刀柄装配于旋转轴内时，电性接头与导电接头之间仅需通过抵接的形式便能实现电导通，从而将信号进一步从无线接收组件中传递至振子，能够降低制造难度及装配难度，且在运行时导电接头及电性接头发生的径向偏移不会对导电结构造成任何磨损及折损，能够有效延长使用寿命；再者，电性接头与拉杆通过一弹性件相连，由于弹性件的弹力作用，不仅可缓冲轴向的振动，减少轴向偏移对导电结构造成的磨损，且在运行过程中，可保持电性接头时刻弹性抵接于导电接头，保证电导通的可靠性及稳定性。

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