CN108247437A - 一种带电极的超声刀柄 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带电极的超声刀柄，包括刀柄和换能器，在所述刀柄外侧设置有导电片和绝缘套，所述导电片和绝缘套与所述刀柄为一体涉及，固定在所述刀柄外锥端面，且所述换能器一端设置于所述刀柄内部，包括变幅杆、压电陶瓷、换能器压块和压紧螺钉，采用过盈配合，通过挤压的方式将所述换能器与所述刀柄连接为一体，所述压紧螺钉依次连接换能器压盖、压电陶瓷和变幅杆，并通过变幅杆压母紧固连接，所述变幅杆前端带有内锥孔，用于安装标准刀具夹头。本发明的刀柄可实现漏电保护、防尘、防水；另外，可提高加工效率、减小切削力以及提高加工后的表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及机超声辅助磨削加工领域，尤其涉及一种超声刀柄。
背景技术
超声加工是最适合加工硬脆材料的加工方法之一，它是在普通磨削加工的基础上，借助超声波高频率小振幅振动的方法去除工件上的被加工材料，并通过它与工件之间游离于切削液中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工。超声加工可强化和改善普通机械加工效果，其不但保留了普通机械加工的特性，还可以大幅度提高加工效率(加工效率可达到普通磨削的3-5倍)，减小切削的变形量，降低切削力，同时还可以有效改善工件的表面加工质量。
超声刀柄是利用超声波高频率小振幅的振动传递到刀柄的刀具加工位置，适合加工硬脆材料，借助超声加工的方法，可大幅提高加工效率、降低刀具磨损。
现有技术是将超声波换能器安装到刀柄上，需将外部的电能传输至换能器，刀柄结构、装配工艺普遍较为复杂，且无法换刀，此外还存在漏电、无法防尘防水等问题。
由此可见，上述现有的超声刀柄在结构与使用上，显然仍存在不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有合适的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的超声刀柄,实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的超声刀柄存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的超声刀柄，能够改进现有的超声刀柄，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经过反复试作样品及改进后，终于创设出具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的是克服现有超声刀柄中存在的问题，提供一种带电极的超声刀柄，该刀柄不同于普通标准的刀柄，而是在该刀柄的锥柄部位设置导电铜片和绝缘套，导电铜片是用于将数控机床主轴上的电流传导到刀柄换能器内，实现刀柄前端刀具高频率小振幅的振动，绝缘套是将数控机床主轴上的电流与刀柄外壳隔开，从而解决现有技术漏电、易污染灰尘、不防水的问题。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种带电极的超声刀柄，包括刀柄和换能器，在所述刀柄外侧设置有导电片和绝缘套，所述导电片和绝缘套与所述刀柄为一体设计，固定在所述刀柄外锥端面，且所述换能器一端设置于所述刀柄内部，包括变幅杆、压电陶瓷、换能器压块和压紧螺钉，采用过盈配合，通过挤压的方式将所述换能器与所述刀柄连接为一体，所述压紧螺钉依次连接换能器压块、压电陶瓷和变幅杆，并通过变幅杆压母紧固连接，所述变幅杆前端带有内锥孔，用于安装标准刀具夹头。
在本发明的带电极的超声刀柄中，导电片用于将数控机床主轴上的电流传导到刀柄换能器内，实现刀柄前端刀具高频率小振幅的振动。绝缘套用于将数控机床主轴上的电流与刀柄外壳隔开，实现防漏电、防水、防尘的效果。
本发明的目的及解决其技术问题还可以通过以下技术方案来实现。
在前述的带电极的超声刀柄中，所述导电片为导电铜片，也可以为其他导电材料，比如镍、铝等其他导电材料。
在前述的带电极的超声刀柄中，绝缘套是可以由例如橡胶或塑料等绝缘材料制成的圆环，用于隔绝从数控机床电源传导过来的电流。
在前述的带电极的超声刀柄中，所述压电陶瓷为偶数片，例如两片、四片或六片，优选为两片。压电陶瓷的片数过多会导致刀柄的整体尺寸过大，降低刀柄的整体刚性。
在前述的带电极的超声刀柄中，依次在所述导电片、绝缘套、刀柄内部开孔，将连接所述换能器的导线引出到外部，并最终在所述导电片上连接。
在前述的带电极的超声刀柄中，当安装标准刀具时，夹头螺母可以将标准刀具压紧在变幅杆的内锥孔中，实现刀具与变幅杆成为一体，从而可以自由更换刀具夹头和刀具，满足不同材料的加工尺寸需要。
在前述的带电极的超声刀柄中，通过数控机床主轴端面设置弹性连接的导电零件，可实现电流传导至刀柄内部的换能器上，实现超声机械加工。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的超声刀柄至少具有下列优点及有益效果：
借由上述技术方案可知，本发明的带电极的超声刀柄结构简单，可实现换刀；本发明的带电极的超声刀柄具有导电片和绝缘套，导电铜片是用于将数控机床主轴上的电流传导到刀柄换能器内，实现刀柄前端刀具高频率小振幅的振动，绝缘套是将数控机床主轴上的电流与刀柄外壳隔开，实现漏电保护，并且具有防尘、防水效果；另外，本发明的带电极的超声刀柄在进行磨削加工的时候，刀柄同时进行高速旋转和轴向振动两个方向的运动，从而提高加工效率、减小切削力以及提高加工后的表面质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的带电极的超声刀柄的剖面图；
图2为本发明的带电极的超声刀柄I换能器部位(图1所示)的局部放大图，显示绝缘套孔、导电片孔，以及两者与刀柄上的孔一起形成的换能器导线孔；
图3为本发明的带电极的超声刀柄的立体外观图。
图中标记示意为：1-数控机床主轴，2-刀柄，3-压紧螺钉，4-换能器压块，5-压电陶瓷，6-变幅杆压母，7-变幅杆，8-夹头螺母，9-刀具夹头，10-刀具，11-绝缘套，111-绝缘套孔12-导电片，121-导电片孔，13-换能器导线孔。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。为了方便说明，在以下的实施例中，相同的元件以相同的编号表示。
实施例1
本实施例提供了一种带电极的超声刀柄。图1示出了与数控机床主轴1衔接的本发明的带电极的超声刀柄，而图3示出了未与数控机床主轴1衔接的本发明的带电极的超声刀柄的立体外观图。如图1所示，本发明的带电极的超声刀柄由刀柄2和换能器组成，所述换能器由变幅杆7、两片压电陶瓷5、换能器压块4、压紧螺钉3组成，换能器整体与刀柄2采用过盈配合，通过挤压的方式压装配为一体，所述压紧螺钉3依次连接换能器压块4、压电陶瓷5和变幅杆7，并通过变幅杆压母6紧固连接，再采用变幅杆压母的螺纹压紧，防止机械加工时高频振动发生位置变化。
变幅杆7前端带有内锥孔，可安装多种规格的标准刀具夹头9，采用夹头螺母8将刀具10压紧在变幅杆7的内孔中，实现与变幅杆7成为一体，刀具夹头9与刀具10可手动自由更换，满足不同材料的加工尺寸需要。
导电片12为导电铜片。导电铜片和绝缘套11与刀柄2设计为一体，固定在刀柄外锥端面，依次在导电铜片、绝缘套11、刀柄2内部开孔，形成导电片孔121、绝缘套孔111和刀柄2上的孔，三孔相通，构成换能器导线孔13，从而将连接换能器的导线引出到外部，如图2所示，并最终在导电铜片上连接。导电铜片用于将数控机床主轴1上的电流传导到刀柄换能器内，实现刀柄前端刀具10高频率小振幅的振动，绝缘套11由橡胶材料制成，用于将数控机床主轴1上的电流与刀柄外壳隔开，实现漏电保护。
数控机床主轴1在工作状态中，采用数控机床自带的换刀系统，将刀柄2拉紧，通过数控机床主轴1端面设置弹性连接的导电零件，可实现电流传导至刀柄内部的换能器上，并旋转加工，实现超声机械加工。
在超声机械加工时，本发明的带电极的超声刀柄借助超声波高频率小振幅振动产生轴向振动，同时刀柄在数控机床主轴1的驱动下高速旋转，通过它与工件之间游离于切削液中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工，从而提高加工效率、减小切削力以及提高加工后的表面质量。
实施例2
本实施例提供了一种带电极的可换刀的超声刀柄。
与实施例1不同之处在于，在本实施例中，绝缘套11由塑料材料制成，导电片12为导电镍片，压电陶瓷为4片。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种带电极的超声刀柄，包括刀柄和换能器，其特征在于，
在所述刀柄外侧设置有导电片和绝缘套，所述导电片和绝缘套与所述刀柄为一体涉及，固定在所述刀柄外锥端面，且所述换能器一端设置于所述刀柄内部，包括变幅杆、压电陶瓷、换能器压块和压紧螺钉，采用过盈配合，通过挤压的方式将所述换能器与所述刀柄连接为一体，所述压紧螺钉依次连接换能器压盖、压电陶瓷和变幅杆，并通过变幅杆压母紧固连接，所述变幅杆前端带有内锥孔，用于安装标准刀具夹头。
2.如权利要求1所述的带电极的超声刀柄，其特征在于，所述导电片为导电铜片。
3.如权利要求1所述的带电极的超声刀柄，其特征在于，所述绝缘套由橡胶或塑料材料制成。
4.如权利要求1所述的带电极的超声刀柄，其特征在于，所述压电陶瓷为偶数片。
5.如权利要求4所述的带电极的超声刀柄，其特征在于，所述压电陶瓷为2片。
6.如权利要求1所述的带电极的超声刀柄，其特征在于，在所述导电片、绝缘套、刀柄内部具有开孔，将连接所述换能器的导线依次从所述开孔引出到外部，并最终在所述导电片上连接。
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Legal Events
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180706 |