CN102642157A - 具有无线传输超声功率信号的加工装置 - Google Patents

具有无线传输超声功率信号的加工装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102642157A
CN102642157A CN2012101404785A CN201210140478A CN102642157A CN 102642157 A CN102642157 A CN 102642157A CN 2012101404785 A CN2012101404785 A CN 2012101404785A CN 201210140478 A CN201210140478 A CN 201210140478A CN 102642157 A CN102642157 A CN 102642157A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solenoid
ultrasonic transducer
machining
wireless transmission
handle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101404785A
Other languages
English (en)
Inventor
王旭
郑立功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN2012101404785A priority Critical patent/CN102642157A/zh
Publication of CN102642157A publication Critical patent/CN102642157A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

具有无线传输超声功率信号的加工装置，本发明属于数控加工技术领域，本发明的目的是为了使数控加工中心具有超声加工的能力，进而适用于加工脆硬材料，提供具有无线传输超声功率信号的加工装置，该装置包括：主轴、BT刀柄、超声换能器和砂轮，该结构还包括发射线圈固定套件、发射电磁线圈、接收电磁线圈和软磁体环形槽；所述超声换能器设置在BT刀柄内部，所述BT刀柄的内部尺寸与超声换能器的尺寸相配合；接收电磁线圈通过螺纹连接在BT刀柄上；所述发射电磁线圈和接收电磁线圈设置在软磁体环形槽中；所述发射电磁线圈通过发射线圈固定套件与主轴固定，本发明实现了高速数控加工，在数控加工技术领域具有广阔的应用空间。

Description

具有无线传输超声功率信号的加工装置
技术领域
本发明属于数控加工技术领域，具体涉及具有无线传输超声功率信号的加工装置。
背景技术
目前，随着高速数控加工中心的大规模应用，加工较高精度的金属机械件的效率越来越高，但对于具有良好应用特性的脆硬材料还是难以在高速数控加工中心上加工。而超声技术在加工脆硬材料上有着明显的优势。超声技术是超声换能器在超声电源的驱动下带动加工工具进行高频微幅的振动，利用工具的这种振动方式有效的降低了加工工具对工件所施加的压力，而且也大幅降低了工具的磨损，因此可以非常容易的加工各种脆硬材料，尤其适合在脆硬材料上打出直径小而深的孔。在这种背景下两种技术的融合也是必然的趋势，这种融合需要对原有加工中心的主轴进行较大的改动，比较适合在新型加工中心上实施，而针对现有的加工中心进行改动显然不符合实际情况。
发明内容
本发明的目的是为了使数控加工中心具有超声加工的能力，进而适用于加工脆硬材料，为了避免对现有五轴立式数控加工中心的主轴进行改动，本发明针对刀柄进行改动。
为实现上述目的，本发明提供具有无线传输超声功率信号的加工装置，该装置包括：主轴、BT刀柄、超声换能器和砂轮，该结构还包括发射线圈固定套件、发射电磁线圈、接收电磁线圈和软磁体环形槽；根据所述砂轮的物理参数确定所述超声换能器的基本参数；根据超声换能器的基本参数确定发射电磁线圈和接收电磁线圈的物理参数；所述超声换能器设置在BT刀柄内部，所述BT刀柄的内部尺寸与超声换能器的尺寸相配合；接收电磁线圈通过螺纹连接在BT刀柄上；所述发射电磁线圈和接收电磁线圈设置在软磁体环形槽中；所述发射电磁线圈通过发射线圈固定套件与主轴固定。
本发明的有益效果：该装置把超声加工技术结合到了数控加工中心上，通过发射线圈和接收线圈实现超声驱动电源与超声换能器之间无导线连接，因此主轴可以达到很高转速，而且方便操作人员更换不同刀柄。
附图说明
图1是本发明具有无线传输超声功率信号的加工装置剖面图；
图2是本发明具有无线传输超声功率信号的加工装置分解图。
图中1、主轴，2、发射线圈固定套件，3、发射电磁线圈，4、接收电磁线圈，5、软磁体环形槽，6、BT刀柄，7、超声换能器，8、砂轮。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步的说明。
如图1中所示，本发明的提供具有无线传输超声功率信号的加工装置，该装置包括主轴1、BT刀柄6、超声换能器7和砂轮8，该结构还包括发射线圈固定套件2、发射电磁线圈3、接收电磁线圈4和软磁体环形槽5；根据所述砂轮8的物理参数确定所述超声换能器7的基本参数；根据超声换能器7的基本参数确定发射电磁线圈3和接收电磁线圈4的物理参数；所述超声换能器7设置在BT刀柄6内部，所述BT刀柄6的内部尺寸与超声换能器7的尺寸相配合；接收电磁线圈4通过螺纹连接在BT刀柄6上；所述发射电磁线圈3和接收电磁线圈4设置在软磁体环形槽5中；所述发射电磁线圈3通过发射线圈固定套件2与主轴1固定。
根据砂轮8的物理参数如质量、直径、厚度、共振频率和工作振幅来确定所使用的超声换能器7的基本参数，如功率、振动频率、振幅、长度、直径以及超声波驻点位置等。超声换能器7的功率与砂轮8的质量、共振频率及工作振幅的乘积成正比。超声换能器7的的振动频率与砂轮8的共振频率相同。超声换能器7的振幅与砂轮8的工作振幅相同。砂轮8的厚度必须是超声换能器7的振幅的整数倍。超声换能器7的长度也必须是其工作振幅的整数倍，长度及直径与其功率相关，并无精确的对应关系，主要由经验确定，使用的功率越大，其长度越短，且直径越大，反之长度长，直径小。超声换能器7精确的驻点位置则必须由专业设备实际测定后才能确定。之后我们再根据超声换能器7的长度、直径和驻点位置来确定BT刀柄6下半部分的机械尺寸结构以此来把超声换能器7固定再BT刀柄6内部。
根据超声换能器7的基本参数来确定所使用的发射电磁线圈3，接收电磁线圈4的物理参数，例如所使用的电磁线圈的漆包线径、内径、工作频率和线圈匝数（或是感应电压）等。超声换能器7的工作电流决定了制作接收电磁线圈4所使用的漆包线径大小，一般按公式
Figure BDA00001613989400031
计算,其中d为漆包线直径，I为超声换能器7的工作电流。BT刀柄6卡口下部的直径确定了接收电磁线圈4的内径，一般线圈内径略大于BT刀柄6卡口下部的直径，给机械固定螺纹留出足够空间，接收电磁线圈4的工作频率与超声换能器7的工作频率一致。我们再根据接收电磁线圈4的内径以及工作频率能够确定电磁线圈每匝所产生的电压，那么由超声换能器7的工作电压和电磁线圈每匝产生的电压就能够确定接收电磁线圈4的总匝数，以上主要根据公式n＝1000/4.44fbs，其中n为每伏电压对应的线圈匝数，f为工作频率，b软磁体环形槽5的饱和磁感应强度，s为线圈内径对应的面积。发射电磁线圈3的物理参数除线圈匝数外其他参数与接收电磁线圈4参数相同。由于在电磁能量传输的过程中会损失部分能量，因此就要把发射电磁线圈3的工作电压做的高一些，二者的比例要由发射功率与接收功率的比值来确定。为了减少能量损失，提高发射、接收电磁线圈的耦合系数，通过材料为锰锌铁氧体的软磁体环形槽5来传递电磁场能量。把软磁体环形槽5制作成环形，并在该环上开槽，使得电磁线圈刚好能够放入到槽中。由于锰锌铁氧体材料很脆极易损坏，因此还要在软磁体环形槽5的外部制作铝制外壳（铝的磁导率与空气的接近，所以必须使用铝制材料）来加以保护。在接收电磁线圈4的铝壳内环处加工出内螺纹，这样整个接收电磁线圈4就可以通过螺纹连接的方式与BT刀柄6固定在一起。而发射电磁线圈3的铝壳则通过特制的发射线圈固定套件2与数控加工中心的主轴1固定，调节发射线圈固定套件2在主轴1上的位置，使发射电磁线圈3与接收电磁线圈4的间隔在2毫米。至此，所有参数的设计工作完成。
整个设备的工作原理如下：把发射电磁线圈3连接到超声驱动电源，接收电磁线圈4通过BT刀柄6上的导线预留孔与超声换能器7相连。开启超声驱动电源后，其产生的高压高频交变电流通过发射电磁线圈3转变为高频交变电磁场，同时这个交变电磁场在接收电磁线圈4上会感生出在相位上略有延迟的同频率交变电流。最后利用这个感生交变电流直接驱动超声换能器7带动砂轮8做高频微幅振动对工件进行加工。

Claims (3)

1.具有无线传输超声功率信号的加工装置，该装置包括主轴（1）、BT 刀柄（6）、超声换能器（7）和砂轮（8），其特征在于，该结构还包括发射线圈固定套件（2）、发射电磁线圈（3）、接收电磁线圈（4）和两个软磁体环形槽（5）；根据所述砂轮（8）的物理参数确定所述超声换能器（7）的基本参数；根据超声换能器（7）的基本参数确定发射电磁线圈（3）和接收电磁线圈（4）的物理参数；所述砂轮（8）设置在超声换能器（7）下端，所述超声换能器（7）上部设置在BT刀柄（6）内部，所述BT 刀柄（6）的内部尺寸与超声换能器（7）的尺寸相配合；接收电磁线圈（4）通过螺纹连接在BT刀柄（6）上；所述发射电磁线圈（3）和接收电磁线圈（4）分别设置在两个软磁体环形槽（5）中；所述发射电磁线圈（3）通过发射线圈固定套件（2）与主轴（1）固定。
2.根据权利要求1所述的具有无线传输超声功率信号的加工装置，其特征在于，所述软磁体环形槽（5）的材料为锰锌铁氧体。
3.根据权利要求2所述的具有无线传输超声功率信号的加工装置，其特征在于，所述软磁体环形槽（5）的外部设置铝制外壳。
CN2012101404785A 2012-05-08 2012-05-08 具有无线传输超声功率信号的加工装置 Pending CN102642157A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101404785A CN102642157A (zh) 2012-05-08 2012-05-08 具有无线传输超声功率信号的加工装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101404785A CN102642157A (zh) 2012-05-08 2012-05-08 具有无线传输超声功率信号的加工装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102642157A true CN102642157A (zh) 2012-08-22

Family

ID=46655368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101404785A Pending CN102642157A (zh) 2012-05-08 2012-05-08 具有无线传输超声功率信号的加工装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102642157A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106425705A (zh) * 2016-12-14 2017-02-22 河南理工大学 一种超声振动磨削装置
CN107662288A (zh) * 2017-10-28 2018-02-06 东莞市优超精密技术有限公司 Hsk32‑er16超声波刀柄
CN107662293A (zh) * 2017-10-28 2018-02-06 东莞市优超精密技术有限公司 Iso25‑sk06超声波刀柄结构
CN107695368A (zh) * 2017-10-28 2018-02-16 东莞市优超精密技术有限公司 Hsk32‑sk06超声波刀柄
CN108436609A (zh) * 2018-05-21 2018-08-24 广州汇专工具有限公司 超声波刀柄
CN108480668A (zh) * 2018-05-21 2018-09-04 广州汇专工具有限公司 超声波刀体及超声波刀柄
CN108868743A (zh) * 2018-06-19 2018-11-23 中国海洋石油集团有限公司 一种电阻率测井仪
CN112317774A (zh) * 2020-10-14 2021-02-05 汇专机床有限公司 一种超声波加工设备及其超声波主轴
CN112935941A (zh) * 2021-03-24 2021-06-11 河南理工大学 一种新型集成式单激励超声振动刀柄
WO2023273147A1 (zh) * 2021-07-02 2023-01-05 科益展智能装备有限公司 一种超声波刀柄、超声波加工装置及超声波加工设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101057137A (zh) * 2004-11-18 2007-10-17 塞尔富可股份有限公司 反应系统中的环形超声波发生器及其使用
CN101104244A (zh) * 2006-07-10 2008-01-16 宁波工程学院 超声波磁粒复合研磨方法及其装置
CN101213042A (zh) * 2005-07-01 2008-07-02 博世株式会社 超声波加工主轴装置
CN101311714A (zh) * 2007-05-21 2008-11-26 中国科学金属研究所 一种高灵敏度涡流点式探头
CN102151867A (zh) * 2011-03-14 2011-08-17 天津大学 一种基于机床附件化的旋转超声波头
CN202028985U (zh) * 2011-01-06 2011-11-09 河南科技大学 用于陶瓷滚子的抛光加工装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101057137A (zh) * 2004-11-18 2007-10-17 塞尔富可股份有限公司 反应系统中的环形超声波发生器及其使用
CN101213042A (zh) * 2005-07-01 2008-07-02 博世株式会社 超声波加工主轴装置
CN101104244A (zh) * 2006-07-10 2008-01-16 宁波工程学院 超声波磁粒复合研磨方法及其装置
CN101311714A (zh) * 2007-05-21 2008-11-26 中国科学金属研究所 一种高灵敏度涡流点式探头
CN202028985U (zh) * 2011-01-06 2011-11-09 河南科技大学 用于陶瓷滚子的抛光加工装置
CN102151867A (zh) * 2011-03-14 2011-08-17 天津大学 一种基于机床附件化的旋转超声波头

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
> 20100615 周静 基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究 第61页 1-3 , 第6期 *
周静: "基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究", <<世界电子元器件>> *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106425705A (zh) * 2016-12-14 2017-02-22 河南理工大学 一种超声振动磨削装置
CN107662288A (zh) * 2017-10-28 2018-02-06 东莞市优超精密技术有限公司 Hsk32‑er16超声波刀柄
CN107662293A (zh) * 2017-10-28 2018-02-06 东莞市优超精密技术有限公司 Iso25‑sk06超声波刀柄结构
CN107695368A (zh) * 2017-10-28 2018-02-16 东莞市优超精密技术有限公司 Hsk32‑sk06超声波刀柄
CN108436609B (zh) * 2018-05-21 2023-10-20 汇专科技集团股份有限公司 超声波刀柄
CN108436609A (zh) * 2018-05-21 2018-08-24 广州汇专工具有限公司 超声波刀柄
CN108480668A (zh) * 2018-05-21 2018-09-04 广州汇专工具有限公司 超声波刀体及超声波刀柄
CN108868743A (zh) * 2018-06-19 2018-11-23 中国海洋石油集团有限公司 一种电阻率测井仪
CN112317774B (zh) * 2020-10-14 2021-10-15 汇专机床有限公司 一种超声波加工设备及其超声波主轴
CN112317774A (zh) * 2020-10-14 2021-02-05 汇专机床有限公司 一种超声波加工设备及其超声波主轴
CN112935941A (zh) * 2021-03-24 2021-06-11 河南理工大学 一种新型集成式单激励超声振动刀柄
CN112935941B (zh) * 2021-03-24 2022-06-17 河南理工大学 一种新型集成式单激励超声振动刀柄
WO2023273147A1 (zh) * 2021-07-02 2023-01-05 科益展智能装备有限公司 一种超声波刀柄、超声波加工装置及超声波加工设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102642157A (zh) 具有无线传输超声功率信号的加工装置
CN204934742U (zh) 一种基于非接触能量传输的旋转超声加工装置
CN105171131A (zh) 一种基于非接触能量传输的旋转超声加工装置
CN204109152U (zh) 一种超声波雕刻机
CN105397920B (zh) 超磁致伸缩旋转超声振动刀柄
CN201082507Y (zh) 通用机床超声波钻铣头
CN102151867B (zh) 一种基于机床附件化的旋转超声波头
CN104439348B (zh) 一种用于旋转超声加工的非接触能量传输装置
CN203018770U (zh) 一种旋转机床用超声波钻铣具
CN101718578B (zh) 旋转式铣削振动测量仪
CN206898463U (zh) 一种非接触感应供电的椭圆超声加工装置
CN106985015A (zh) 一种整体式复合超声刀柄装置
CN101898298A (zh) 附件型非接触供电式旋转超声加工装置
CN204075721U (zh) 一种超声波加工中心
CN110052870B (zh) 一种超声刀柄
CN105598220B (zh) 一种板料渐进成形的超声振动主轴装置
CN105773859A (zh) Iso25超声刀柄
CN110561203B (zh) 一种分布式无线传能的旋转超声加工装置
CN106026420B (zh) 一种电磁共振式无线电能传输的超声振动辅助切削装置
CN108080240A (zh) 一种旋转超声辅助加工装置
CN107104514A (zh) 适用于超声加工中心自动换刀的环绕式无线电能传输系统
CN104668919B (zh) 一种卷铁芯变压器专用绕线齿轮加工工艺
EP3017908A3 (en) Machine tool of high-frequency vibration and control method of sensing/feedback signals thereof
CN109773977A (zh) 一种用于中心冷却钻孔的超声波内冷刀柄
CN204658046U (zh) 一种基于机床附件化的局部感应的旋转超声波头

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120822