CN104439298B - 一种改进电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进电主轴，包括机体、定子、安装在机体内的轴芯组件；所述轴芯组件上具有与定子相配合的转子；所述轴芯组件包括呈中空状的轴芯、位于轴芯内的拉杆；所述轴芯的下端上固定有超声波换能器，该超声波换能器上形成有安装腔，所述安装腔内设有拉爪；该电主轴还包括安装有刀具的变幅杆，所述变幅杆的上端安装在超声波换能器与拉爪之间；所述拉爪活动套在拉杆的下端上；所述拉杆上设置有撑开部；机体内安装有用于驱动拉杆向下运动并带动撑开部离开拉爪使拉爪自动缩合的驱动部件；所述拉杆与轴芯之间安装有弹性元件。本发明可提高加工效果，还可延长刀具寿命，而且，还可减小中心碳刷、外碳刷的磨损，并易于装配。

Description

一种改进电主轴

技术领域

本发明涉及一种改进电主轴。

背景技术

电主轴一般包括机体、固定在机体内的定子、安装在机体内的轴芯组件；所述轴芯组件上具有与定子相配合的转子；刀具安装在轴芯组件的下端上。在电主轴的工作过程中，所述轴芯组件转动以带动刀具转动对工件进行切削。但现有的电主轴的加工效果较差，无法满足人们要求。而为了解决上述问题，市面上出现了新的超声波电主轴。而为了实现超声波振动功能，刀具上常安装有超声波换能器，以通过超声波换能器将电能转化为机械振动能，从而实现超声波振动。但为了满足加工要求常需要在轴芯组件上更换不同刀具，因而，各把刀具上均需装配有超声波换能器，从而造成应用超声波功能的成本较高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改进电主轴，其可方便于在超声波换能器处将变幅杆连同刀具更换，而无需在各把刀具的刀柄上都装配超声波换能器，从而可节省成本。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种改进电主轴，包括机体、固定在机体内的定子、安装在机体内的轴芯组件；所述轴芯组件上具有与定子相配合的转子；其特征在于：所述轴芯组件包括呈中空状的轴芯、位于轴芯内的拉杆；所述轴芯的下端上固定有超声波换能器，该超声波换能器上形成有安装腔，所述安装腔内设有拉爪；该改进电主轴还包括安装有刀具的变幅杆，所述变幅杆的上端安装在超声波换能器与拉爪之间；拉杆的下端伸入安装腔内，所述拉爪活动套在拉杆的下端上；所述拉杆上设置有撑开部；机体内安装有用于驱动拉杆向下运动并带动撑开部离开拉爪以使拉爪自动缩合的驱动部件；所述拉杆与轴芯之间安装有弹性元件，该弹性元件用于促使拉杆向上复位并带动撑开部插入拉爪内使拉爪张开以将变幅杆夹紧在超声波换能器与拉爪之间。

该改进电主轴还包括用于将外界供电装置提供的电能传递至超声波换能器的电能传递机构；所述电能传递机构包括滑环组件、固定在机体上的碳刷组件；所述滑环组件包括通过绝缘座安装在拉杆顶部中心处的中心导电滑柱、安装在拉杆顶部上并呈环状的外导电滑环；所述外导电滑环的中心轴线与拉杆的中心轴线重合；所述碳刷组件包括位于中心导电滑柱上方的中心碳刷、位于外导电滑环上方的外碳刷；所述中心导电滑柱与中心碳刷滑动接触，所述外导电滑环与外碳刷滑动接触；超声波换能器的正极上连接有导线；该导线从拉杆的穿线孔经过，并与所述中心导电滑柱电性连接；所述拉杆、轴芯为导电件；所述外导电滑环依次通过拉杆、轴芯与超声波换能器负极电性导通。

所述机体上还形成有进气通道、出气通道；所述滑环组件与碳刷组件之间的间隙区连通在进气通道与出气通道之间；所述进气通道、拉杆的穿线孔、拉杆与超声波换能器之间的间隙区依次连通。

所述中心导电滑柱与外导电滑环非接触。

中心导电滑柱与外导电滑环分隔在绝缘座圆周侧壁的两侧。

所述撑开部的外径从上至下逐渐增大，且撑开部上端的外径等于或大于拉杆的外径。

所述拉杆的上端还设置有打刀盘，所述驱动部件为位于打刀盘上方并可上下运动的活塞。

所述机体上还形成有通过通入流体或气体将活塞往上推动的上推通道、通过通入流体或气体将活塞往下推动的下推通道。

所述超声波换能器通过一供电装置为其提供电能。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过合理设置拉爪、拉杆、超声波换能器的连接关系，可在超声波换能器处将变幅杆连同刀具更换，无需在各把刀具的刀柄上都装配超声波换能器，从而可节省成本；而通过采用碳刷组件、滑环组件的配合，可在轴芯转动过程中，将外界供电装置的电能传递至超声波换能器，以避免出现电线绕线问题，而且，通过合理设置碳刷组件、滑环组件的结构，可减小中心碳刷、外碳刷的磨损，并易于装配。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A的剖视图；

图3为图2的B处放大图；

图4示意出进气通道、出气通道的结构示意图；

其中，1、轴芯；2、机体；3、超声波换能器；4、拉杆；5、定子；6、弹性元件；7、滑环组件；8、碳刷组件；13、打刀盘；14、活塞；19、拉爪；21、下轴承；22、上轴承；24、变幅杆；25、撑开部；31、中心导电滑柱；32、外导电滑环；33、中心碳刷；34、外碳刷；35、导线。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思路。

如图1、2、3、4所示，为本发明一种改进电主轴，包括机体2、固定在机体2内的定子5、安装在机体2内的轴芯组件；所述轴芯组件上具有与定子5相配合的转子；所述轴芯组件包括呈中空状的轴芯1、位于轴芯1内的拉杆4；所述轴芯1的下端上固定有超声波换能器3，该超声波换能器3上形成有安装腔，所述安装腔内设有拉爪19；该改进电主轴还包括安装有刀具的变幅杆24，所述变幅杆24的上端安装在超声波换能器3与拉爪19之间；拉杆4的下端伸入安装腔内，所述拉爪19活动套在拉杆4的下端上；所述拉杆4上设置有撑开部25；机体2内安装有用于驱动拉杆4向下运动并带动撑开部25离开拉爪19以使拉爪19自动缩合的驱动部件；所述拉杆4与轴芯1之间安装有弹性元件6，该弹性元件6用于促使拉杆4向上复位并带动撑开部25插入拉爪19内使拉爪19张开以将变幅杆24夹紧在超声波换能器3与拉爪19之间。

本发明通过合理设置拉爪19、拉杆4、超声波换能器3的连接关系，可利用拉杆4的下移带动撑开部25离开拉爪19，从而可在超声波换能器3处将变幅杆24连同刀具更换，而无需在各把刀具的刀柄上都装配超声波换能器3，从而可节省成本。

其中，所述拉爪19采用现有结构，其上具有弹性件，当撑开部25离开拉爪19时，拉爪19在弹性件的弹力作用下自动缩合，而当撑开部25插入拉爪19时，可将拉爪19顶开使拉爪19张开。

优选的，所述拉杆4的上端还设置有打刀盘13，所述驱动部件为位于打刀盘13上方并可上下运动的活塞14。具体的，所述机体2上还形成有通过通入流体或气体将活塞14往上推动的上推通道、通过通入流体或气体将活塞14往下推动的下推通道。在使用时，可往下推通道内通入气体或流体可使活塞14向下运动，以利用活塞14将打刀盘13和拉杆4往下推动；而往上推通道内通入气体或流体可使活塞14向上移动，从而撤去对打刀盘13及拉杆4的顶推力使拉杆4在弹性元件6的弹力作用下可自动向上复位。

其中，所述弹性元件6可采用碟簧、弹簧等。

优选的，所述撑开部25的外径从上至下逐渐增大，且撑开部25上端的外径等于或大于拉杆4的外径。

优选的，该改进电主轴还包括用于将外界供电装置提供的电能传递至超声波换能器3的电能传递机构。其中，所述电能传递机构可采用现有结构。

优选的，所述电能传递机构包括滑环组件7、固定在机体2上的碳刷组件8；所述滑环组件7包括通过绝缘座安装在拉杆4顶部中心处的中心导电滑柱31、安装在拉杆4顶部上并呈环状的外导电滑环32；所述外导电滑环32的中心轴线与拉杆4的中心轴线重合；所述碳刷组件8包括位于中心导电滑柱31上方的中心碳刷33、位于外导电滑环32上方的外碳刷34；所述中心导电滑柱31与中心碳刷33滑动接触，所述外导电滑环32与外碳刷34滑动接触；超声波换能器3的正极上连接有导线35；该导线35从拉杆4的穿线孔经过，并与所述中心导电滑柱31电性连接；所述拉杆4、轴芯1为导电件，所述拉杆4分别与外导电滑环32、轴芯1接触，轴芯1与超声波换能器3负极接触，使所述外导电滑环32依次通过拉杆4、轴芯1与超声波换能器3负极电性导通，以使外界电能可依次经过外导电滑环32、拉杆4、轴芯1而传输至超声波换能器3负极。

所述中心导电滑柱31与外导电滑环32非接触，也就是说，中心导电滑柱31与外导电滑环32之间可间隙设置，或者可将中心导电滑柱31与外导电滑环32分隔在绝缘座圆周侧壁的两侧。

具体的，所述碳刷组件8还包括碳刷座，中心碳刷33、外碳刷34安装在碳刷座上。在本实施例中，所述外碳刷34的数量为两个。

在使用过程中，该电主轴的电能传递机构与外界供电装置电连接，供电装置的超声波高频电能通过电能传递机构而传递至超声波换能器3，而具体的，正极电能往中心碳刷33传输，并依次经过中心导电滑柱31、导线35和超声波换能器3的正极；负极电能往外碳刷34传输，并依次经过外导电滑环32、拉杆4、轴芯1和超声波换能器3的负极，从而将外界供电装置的电能传递至超声波换能器3，以使超声波换能器3获得电能正常工作。本发明通过采用滑环组件7、碳刷组件8的配合，可在轴芯1转动过程中，仍可将外界供电装置的电能传递至超声波换能器3，以避免出现电线绕线问题，而通过合理设置中心碳刷33、中心导电滑柱31、外碳刷34、外导电滑环32的位置关系，可实现中心碳刷33与中心导电滑柱31之间、外碳刷34与外导电滑环32之间轴向端面接触，可减小中心碳刷33、外碳刷34的磨损，而且，通过合理设置中心导电滑柱31的位置，使得中心导电滑柱31的线速度极小，从而可减小对中心碳刷33磨损，延长其寿命极长，有利于节约长期维护成本；外导电滑环32，通过拉杆4、轴芯1传递电能到超声波换能器3负极，可无需另接铜导线35，易于装配。

所述机体2的上端还形成有进气通道、出气通道；所述滑环组件7与碳刷组件8之间的间隙区连通在进气通道与出气通道之间。优选的，所述进气通道、拉杆4的穿线孔、拉杆4与超声波换能器3之间的间隙区依次连通。在使用时，压力空气可从进气通道进入，并经过滑环组件7与碳刷组件8之间的间隙区，从而可将碳刷组件8与滑环组件7滑动接触摩擦产生的碳粉尘吹走，并将碳粉尘从出气通道排出，从而可减少碳粉尘对电主轴其他零件的工作造成影响；而部分进入进气通道内的压力空气可向下通过拉杆4的穿线孔，并进入拉杆4与超声波换能器3的间隙，而吹向变幅杆24，从而起到吹尘作用。

具体的，所述轴芯1通过上轴承22、下轴承21安装在机体2内，而机体2上还形成有上轴承润滑进油通道、下轴承润滑进油通道、出油通道；所述上轴承22的内外圈间隙分别与上轴承润滑进油通道、出油通道连通，所述下轴承21的内外圈间隙分别与下轴承润滑进油通道、出油通道连通，从而可对轴承采用油气润滑，以保证上轴承22和下轴承21达到最佳的润滑状态。

所述机体2内还形成从上往下延伸的进液通道和出液通道；所述进液通道与出液通道连通，在使用时，通过往进液通道内通入冷却介质，并从出液通道流出，可有效的、全方位的对电主轴内部零件进行冷却降温。

该机体2上还形成有进气通道，该进气通道从上往下延伸，朝向于轴芯1的下端部，以通过往进气通道内通入压力空气，阻止污水、切屑、污浊气体等进入主轴，起吹尘密封作用。

在使用过程中，将该电主轴与外界的供电装置(例如超声波发生器，或其他现有的超声波系统的高频电源等)电连接，以通过该供电装置为所述超声波换能器3提供超声波高频电能，而具体的，所述中心碳刷33与供电装置的输出电能正极接口连接，并用于传输正极电能；外碳刷34与供电装置的输出电能负极接口连接，并用于传输负极电能，且碳刷组件8经滑环组件7将电能传输至超声波换能器3，超声波换能器3将接收的电能转化为机械振动能，并通过变幅杆24将超声波换能器3的振幅放大处理后传送到刀具上，以使刀具获得超声波振动，最后接通三相电源驱动轴芯1转动，使刀具可做旋转运动进行加工工件。因而，本发明通过采用轴芯组件、超声波换能器3、变幅杆24的结合，使刀具可做旋转和超声波振动，更容易去除工件上的材料，可提高加工效果，并可大幅度降低切削力，减小刀具的正常磨损，也不会发生沾黏残屑、烧伤、挤压损伤等缺陷，可延长刀具寿命。

本发明的刀具更换过程如下：电主轴停止工作，往下推通道内通入液压油使活塞14向下运动并推动打刀盘13和拉杆4克服碟簧的弹力向下运动，此时，撑开部25可随着拉杆4朝向远离拉爪19方向运动并离开拉爪19，使拉爪19可在自身弹力作用下自动缩合，此时，拉爪19对变幅杆24的作用力消失，从而可将该变幅杆24连同刀具取下，并更换带有另一刀具的变幅杆24；而待变幅杆24更换后，往上推通道内通入液压油使活塞14向上运动，此时，活塞14施加在打刀盘13和拉杆4的顶压力消失，拉杆4可在碟簧的弹力作用下向上复位，撑开部25可随着拉杆4向上复位并插入拉爪19内使拉爪19张开，将变幅杆24夹紧在超声波换能器3与拉爪19之间，实现刀具的锁紧，从而完成换刀动作。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种改进电主轴，包括机体、固定在机体内的定子、安装在机体内的轴芯组件；所述轴芯组件上具有与定子相配合的转子；其特征在于：所述轴芯组件包括呈中空状的轴芯、位于轴芯内的拉杆；所述轴芯的下端上固定有超声波换能器，该超声波换能器上形成有安装腔，所述安装腔内设有拉爪；该改进电主轴还包括安装有刀具的变幅杆，所述变幅杆的上端安装在超声波换能器与拉爪之间；拉杆的下端伸入安装腔内，所述拉爪活动套在拉杆的下端上；所述拉杆上设置有撑开部；机体内安装有用于驱动拉杆向下运动并带动撑开部离开拉爪以使拉爪自动缩合的驱动部件；所述拉杆与轴芯之间安装有弹性元件，该弹性元件用于促使拉杆向上复位并带动撑开部插入拉爪内使拉爪张开以将变幅杆夹紧在超声波换能器与拉爪之间。

2.如权利要求1所述的改进电主轴，其特征在于：该改进电主轴还包括用于将外界供电装置提供的电能传递至超声波换能器的电能传递机构；所述电能传递机构包括滑环组件、固定在机体上的碳刷组件；所述滑环组件包括通过绝缘座安装在拉杆顶部中心处的中心导电滑柱、安装在拉杆顶部上并呈环状的外导电滑环；所述外导电滑环的中心轴线与拉杆的中心轴线重合；所述碳刷组件包括位于中心导电滑柱上方的中心碳刷、位于外导电滑环上方的外碳刷；所述中心导电滑柱与中心碳刷滑动接触，所述外导电滑环与外碳刷滑动接触；超声波换能器的正极上连接有导线；该导线从拉杆的穿线孔经过，并与所述中心导电滑柱电性连接；所述拉杆、轴芯为导电件；所述外导电滑环依次通过拉杆、轴芯与超声波换能器负极电性导通。

3.如权利要求2所述的改进电主轴，其特征在于：所述机体上还形成有进气通道、出气通道；所述滑环组件与碳刷组件之间的间隙区连通在进气通道与出气通道之间；所述进气通道、拉杆的穿线孔、拉杆与超声波换能器之间的间隙区依次连通。

4.如权利要求2所述的改进电主轴，其特征在于：所述中心导电滑柱与外导电滑环非接触。

5.如权利要求2或4所述的改进电主轴，其特征在于：中心导电滑柱与外导电滑环分隔在绝缘座圆周侧壁的两侧。

6.如权利要求1所述的改进电主轴，其特征在于：所述撑开部的外径从上至下逐渐增大，且撑开部上端的外径等于或大于拉杆的外径。

7.如权利要求1所述的改进电主轴，其特征在于：所述拉杆的上端还设置有打刀盘，所述驱动部件为位于打刀盘上方并可上下运动的活塞。

8.如权利要求7所述的改进电主轴，其特征在于：所述机体上还形成有通过通入流体将活塞往上推动的上推通道、通过通入流体将活塞往下推动的下推通道。

9.如权利要求1所述的改进电主轴，其特征在于：所述超声波换能器通过一供电装置为其提供电能。