CN108436184A - 一种蜂窝芯超声切削刀柄 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于，包括刀柄，回转机构，换能器、一级变幅杆、二级变幅杆、超声切削刀具和超声电能传输机构。本发明提出了一种具有大振幅输出能力的，同时考虑不同振动系统间的互换性要求的蜂窝芯超声切削刀柄，解决了超声切削刀柄在通用机床上的适用性难题，提高了超声切削的自动化水平。

Description

一种蜂窝芯超声切削刀柄

技术领域

本发明涉及一种蜂窝芯超声切削刀柄，属于蜂窝芯材料超声切削加工领域。

背景技术

蜂窝芯材料作为一种轻质高强的填充材料，被广泛应用于航空航天领域。蜂窝芯材料超声切削具有加工效率高、加工后表面质量好等优点，相对传统的高速铣削方法具有明显的加工优势。

蜂窝芯材料超声切削需要专用的超声切削装备。为了加工出不同形状要求的蜂窝芯零件，除了需要多轴联动的蜂窝芯超声切削机床外还要配备具有大振幅输出性能的超声切削刀柄才能实现。超声切削刀柄作为超声切削加工的关键环节，其性能好坏直接影响到蜂窝芯零件的加工质量。

传统的超声辅助加工，超声振幅较小，如超声辅助磨削，要求砂轮高速回转，转速一般＞3000r/min，振幅范围在2～10微米，主要在超声振动冲击辅助下，以砂轮的高速划擦去除材料；超声辅助钻削，钻头转速范围在500～3000r/min，要求超声振幅大于10微米，在超声振动辅助作用下以切削刃的高速切削作用去除材料；而蜂窝芯的超声切削加工过程中，直刃尖刀不回转，圆盘刀转速很低，一般小于1500r/min，主要靠刀具的超声振动去除材料，这就要求超声振动系统振幅大于30微米；因此要求超声系统的放大倍数要是传统振动系统振动放大倍数的5～10倍。因此大振幅放大倍数的振动系统设计是超声切削刀柄难点。

超声辅助磨削和超声钻削刀柄对于系统振幅需求较小，往往采用换能器直接带动一级四分之一波长变幅杆的方案，振动系统整体直径和长度较小。超声刀柄后端采用标准锥柄与机床连接，超声刀柄前端与超声刀具连接。因为该类刀柄腔体内仅含换能器，一级变幅杆悬出在刀柄腔体外，使得这种超声刀柄具有体积小、安装简单，拆卸方便等特点，可以在不改变机床本体结构的情况下，通过简单的刀柄形式实现超声磨削和钻削功能。与超声磨削和钻削刀柄不同，超声切削刀柄往往需要设计专用的多级振动系统实现，复杂的刀柄结构也是超声切削刀柄的设计难题。

超声辅助磨削和钻削加工由于超声功率需求较低，换能器及其各个配合面之间的发热有限，往往采用自然冷却的方式，换能器及其各个配合面之间不用设计特殊的结构形式。而超声切削所需的功率大，各个配合面之间发热严重，需要设计特殊的内冷结构才能保证系统的稳定工作。超声切削刀柄的稳定可靠工作及其内冷结构设计也是制约超声切削应用的瓶颈。

由于蜂窝芯超声切削刀柄以大振幅超声输出为目标，需要采用特殊设计的半波长或整波长振动系统，因此振动系统的长度和直径大，如果沿用传统的超声刀柄设计思路，刀柄腔体将包含换能器、一级变幅杆和二级变幅杆三部分，刀柄整体尺寸大和重量沉。刀柄过长会减小机床的有效行程，影响机床的动作；刀柄重量过大会超出机床主轴的承载能力，给机床的安全运行带来隐患。同时刀柄尺寸过大又给换刀带来不便，需要设计专用的换刀机构，无法在单人操作下实现人工换刀；若采用自动换刀方式，则需要设计特殊的刀库和换刀装置，增加了机床设计的复杂程度。如何保证超声切削刀柄的适用性，解决与机床的集成以及与不同振动系统之间的切换的互换性问题，也是超声切削刀柄的设计难点。

针对超声切削刀柄大振幅的设计难点和与机床的有效集成问题，目前常采用两种方案：

第一种方案是设计具有特殊连接接口的专用超声切削主轴。机床主轴通过特殊连接接口与超声切削刀柄的前端进行连接，并为超声切削刀柄提供定位加持功能和回转运动。此类专用超声切削刀柄要求在机床在设计之初就综合考虑超声切削系统的轴向和径向尺寸，将超声切削系统合理地内置在机床主轴中，并通过设计机床的行程，以满足超声切削蜂窝芯零件的实际加工需求。但此类超声切削刀柄的接口结构复杂，需要一系列复杂的换刀机构和换刀流程，并且此类超声刀柄只能结合专用机床使用，无法满足通用机床的使用需求。

第二种方案是采用具有标准锥柄的通用机床主轴与超声切削刀柄的后端的标准锥面进行连接，为超声切削刀柄提供定位、加持功能和回转运动。此方案的超声切削刀柄采用标准锥柄的连接形式，无须对于原有机床主轴结构进行改动，但因连接锥面后置，刀柄腔体包含，连接法兰设置在振动系统最前端，导致整个超声切削刀柄在主轴前端的悬臂较长，机床的行程和运动受到限制。同时考虑到超声电能传输问题，需要设置特殊的电能传输机构，使得超声切削刀柄整体直径大，长度长，结构设计较为复杂，从而间接影响刀柄的体积和重量，加大了机床主轴的负载，为加工带来困难。

同时由于不同的超声切削刀具对应不同的超声切削刀柄，超声切削刀具种类繁多，需要设计制造众多与之相匹配的超声切削刀柄。同时由于现有的蜂窝芯超声切削刀柄均设计为一体化结构，在蜂窝芯零件的加工过程中，为了更换不同的超声切削刀具，往往需要更换整个超声切削刀柄。这种换刀形式需要配合特殊的刀柄库和换刀系统才能实现，机床结构设计复杂。同时由于抓取和存放整个超声切削刀柄的换刀工艺准备时间长，存放这些刀柄所占用的空间大，限制了蜂窝芯零件超声切削自动化效率的提高。同时由于不同的超声刀具均需要配备与之相对应的一整套超声切削刀柄，使得超声切削的设备成本较高，不利于超声切削工艺的推广。

发明内容

为了解决超声切削刀柄在通用机床上的可用性、适用性和互换性难题，降低超声系列化切削刀柄的制造和使用成本，提高不同超声切削系统间的换刀效率，本发明提出了一种可在通用机床上适用的且具有快换功能的蜂窝芯超声切削刀柄。

本发明采用的技术手段如下：

一种蜂窝芯超声切削刀柄，包括刀柄，回转机构，换能器、一级变幅杆、二级变幅杆、超声切削刀具和超声电能传输机构；

所述刀柄包括位于上端的刀柄标准接口和位于下端的刀柄壳体，所述刀柄壳体的外壁呈阶梯轴状，包括依次连接的小轴段、中轴段和大轴段，所述小轴段与所述刀柄标准接口连接；所述刀柄标准接口上设有延伸至所述小轴段内的刀柄中心冷却孔；

所述回转机构包括位于所述小轴段外侧的上端盖，位于所述大轴段外侧的下端盖和位于所述上端盖外沿和所述下端盖外沿之间且通过轴承与所述中轴段外壁连接的固定套，所述固定套上设有固定套冷却孔，所述固定套内壁设有将所述轴承外圈压在所述下端盖上的固定套环形凸起；

所述一级变幅杆呈圆柱状，其下端外壁具有向外延伸且与所述大轴段内壁连接的法兰盘，所述法兰盘的上端和下端分别设有环形隔振槽，两个所述环形隔振槽与所述一级变幅杆同轴且交错设置(即两个所述环形隔振槽所处的半径不相等，且呈180°反向布置，形成“迷宫式”隔振结构，避免超声振动对于机床主轴精度的影响)，所述法兰盘上均布有多个法兰冷却孔，所述一级变幅杆的轴线位置设有贯通所述一级变幅杆的阶梯孔，所述阶梯孔包括依次连接的一级变幅杆中心冷却孔、一级变幅杆锥孔、一二级变幅杆连接螺纹孔和一二级变幅杆定位锥面；

所述换能器包括具有中空结构的内冷预紧螺栓，后盖板和环形陶瓷片组，所述内冷预紧螺栓与所述一级变幅杆中心冷却孔螺纹连接，且通过所述后盖板将所述环形陶瓷片组压在所述一级变幅杆后端；

所述二级变幅杆包括依次连接的二级变幅杆连接螺纹轴，二级变幅杆配合锥面轴，二级变幅杆拆卸轴和超声切削刀具连接轴，所述二级变幅杆连接螺纹轴与所述一二级变幅杆连接螺纹孔螺纹连接，所述二级变幅杆配合锥面轴的外壁与所述一二级变幅杆定位锥面相匹配，所述超声切削刀具连接轴的下端具有连接所述超声切削刀具的螺纹盲孔，所述螺纹盲孔包括螺纹盲孔螺纹段和位于所述螺纹盲孔开口的锥孔，所述超声切削刀具的连接部具有与所述螺纹盲孔螺纹段和所述锥孔相匹配的刀具螺纹段和刀具锥段；

所述蜂窝芯超声切削刀柄按照以下位移分布曲线布置：所述法兰盘和所述一二级变幅杆定位锥面位于位移分布曲线的节点位置；所述超声切削刀具的切削刃处于位移分布曲线最大位移处；所述蜂窝芯超声切削刀柄的振动节点和位移分布曲线的设置，有效地减小了超声振动对于所述法兰盘、所述一二级变幅杆定位锥面的影响，最大限度的发挥所述蜂窝芯超声切削刀柄的切削效果，刀柄结构合理，布局紧凑。

所述超声切削刀具连接轴的外壁根据不同超声切削刀具的性能需求，可设计为圆锥形、圆柱形、圆锥圆柱复合形或指数、阶梯、悬链线、贝塞尔曲线等函数形成的外轮廓面。使用过程中，只需要更换所述二级变幅杆，即可实现不同超声切削系统的切换，降低了超声切削刀柄的制造和使用成本，提高了不同超声切削刀柄间的互换性。

所述超声电能传输机构包括套接在所述小轴段上的正极绝缘环，所述正极绝缘环的上端位于所述上端盖的下方，所述正极绝缘环的下端设有位于所述小轴段和所述中轴段之间的轴肩以及所述轴承内圈所构成的平面上的环形凸起，所述环形凸起将所述轴承内圈压在所述中轴段和所述大轴段之间的轴肩上，所述环形凸起上设有多个正极绝缘环冷却孔，所述小轴段上设有与所述正极绝缘环冷却孔连通的刀柄径向冷却孔，所述正极绝缘环上套接有正极导电环，所述正极导电环下端位于所述环形凸起上，所述正极绝缘环上设有正极绝缘环接线孔，所述小轴段上设有与所述正极绝缘环接线孔连通的刀柄接线孔，所述正极导电环上设有导线，所述导线的另一端依次穿过所述正极绝缘环接线孔和所述刀柄接线孔与所述换能器的正极连接，所述上端盖具有上端盖螺纹孔，所述上端盖螺纹孔内设有中空圆柱形负极连接件，所述中空圆柱形负极连接件的上端与固定端负极套筒的下端开口套接，所述固定端负极套筒的上端设有将所述固定端负极套筒压在所述中空圆柱形负极连接件的上端的固定端电极调整弹簧，所述固定端负极套筒的内底设有与其相匹配的固定端绝缘件，所述固定端绝缘件的下端内嵌有固定端正极，所述中空圆柱形负极连接件内套接有中空圆柱形电极绝缘限位件，所述中空圆柱形电极绝缘限位件的内壁上部设有限位环形槽，所述中空圆柱形电极绝缘限位件内设有正极套筒，所述正极套筒的外壁设有与所述限位环形槽径向相匹配正极套筒法兰，所述正极套筒通过所述正极套筒法兰沿所述限位环形槽的轴向滑动，所述正极套筒内设有依次从所述正极套筒的下端开口和所述中空圆柱形电极绝缘限位件的下端伸出的正极碳刷，所述正极套筒内还设有将所述正极碳刷压在所述正极导电环上的正极电刷调整弹簧，所述正极套筒的下端与所述中空圆柱形电极绝缘限位件的下端内壁之间还设有将所述正极套筒的上端压在所述固定端正极上的正极调整弹簧；

所述上端盖与所述小轴段，所述上端盖与所述正极绝缘环的上端，所述下端盖与所述大轴段之间均具有间隙。

通过所述固定端电极调整弹簧、所述正极调整弹簧、所述正极电刷调整弹簧，所述固定端负极套筒和所述中空圆柱形负极连接件连接配合，实现超声电源正极和负极与超声切削刀柄可靠连接。

所述固定套与所述刀柄壳体之间采用所述轴承配合连接，所述刀柄壳体在机床主轴带动下，带动所述正极导电环旋转；所述上盖板、所述固定套、所述下盖板和所述超声电能传输机构(除所述正极绝缘环和所述正极导电环外)不旋转，所述正极碳刷在所述正极电刷调整弹簧的作用下，时刻保持接触，采用电刷滑环机构，一方面保证在旋转过程中，大功率超声电能可靠的传输给所述换能器，另一方面所述蜂窝芯超声切削刀柄的集成性更好，可以有效减小所述蜂窝芯超声切削刀柄尺寸和质量，避让开主轴端面空间，和尺寸干涉，方便自动换刀。正负极连接件在传输电能的同时也起到自适应接触状态和传递扭矩的作用，保证所述超声电能传输机构(除所述正极绝缘环和所述正极导电环外)不旋转。该超声电能传输机构的设计可以在快速更换的同时，无须对于拆卸电能传输机构，提高了自动化水平。

冷却气体通过所述刀柄中心冷却孔进入所述刀柄壳体内，所述内冷预紧螺栓内部可以通过冷却气体，更换二级变幅杆时，冷却气体进入所述阶梯孔，对所述一二级变幅杆连接螺纹孔和所述一二级变幅杆定位锥面起到清洁作用，提高锥面的配合精度，提高超声切削的能量的传递效率；所述一级变幅杆和所述二级变幅杆装配后，所述阶梯孔被封住，冷却空气从所述法兰冷却孔流出，流向所述超声切削刀具连接轴和所述超声切削刀具的连接处，将所述刀柄壳体中的所述换能器发热带走的同时，对所述超声切削刀具连接轴和所述超声切削刀具的连接处起到降温的作用；另一部分冷却空气通过所述刀柄径向冷却孔和所述正极绝缘环冷却孔，经由所述固定套和所述正极绝缘环之间的通路，流经所述轴承和所述正极电刷，在带走所述换能器热量的同时，从所述固定套冷却孔带走了因所述轴承旋转带来的发热，同时清洁了所述正极电刷与所述正极导电环间的接触区，降低了摩擦发热，提高了电能传输的稳定性。

所述大轴段内壁下端设有容纳所述法兰盘的环形沉台，所述蜂窝芯超声切削刀柄还包括法兰端盖，所述法兰端盖通过法兰紧固螺栓将所述法兰盘压在所述环形沉台上，所述法兰冷却孔的轴线指向所述超声切削刀具连接轴和所述超声切削刀具的连接处。

超声切削系统与所述刀柄的连接面设置在所述法兰盘处；所述一级变幅杆整体在所述刀柄壳体内；所述二级变幅杆通过所述一级变幅杆与所述刀柄壳体连接，所述二级变幅杆整体在所述刀柄壳体外，这种刀柄壳体中只包含所述一级变幅杆的结构设计，有效地减小了所述蜂窝芯超声切削刀柄的外形尺寸和重量，解决了所述蜂窝芯超声切削刀柄在不同机床上的适用性。

所述固定套冷却孔的轴线位于所述正极导电环的上方，所述正极绝缘环冷却孔的轴线位于所述正极导电环的下方。

所述二级变幅杆拆卸轴上设有扳手槽，所述超声切削刀具连接轴的外壁为圆锥形、圆柱形、圆锥圆柱复合形或指数、阶梯、悬链线、贝塞尔曲线等函数形成的外轮廓面。

所述一级变幅杆与所述二级变幅杆的直径比大于等于2，即所述一级变幅杆的直径与所述二级变幅杆前端的直径比大于等于2。

所述换能器和所述一级变幅杆的总长度(所述换能器后端到所述一级变幅杆前端)为四分之一波长的整数倍，所述二级变幅杆和所述超声切削刀具的总长度(所述二级变幅杆后端到所述超声切削刀具前端)为四分之一波长加上半波长的整数倍。

所述二级变幅杆连接螺纹轴与所述一二级变幅杆连接螺纹孔通过细牙螺纹连接，所述一二级变幅杆定位锥面为锥面角度大于0°小于90°的短锥面；所述螺纹盲孔螺纹段和所述刀具螺纹段通过细牙螺纹连接，所述锥孔为锥面角度大于0°小于90°的短锥面。

所述刀柄标准接口通过刀柄拉钉与机床主轴连接，所述刀柄拉钉内设有与所述刀柄中心冷却孔连通的刀柄拉钉内冷孔，所述刀柄标准接口与所述刀柄拉钉螺纹连接。

所述中空圆柱形负极连接件的外壁设有与所述上端盖的上表面贴合的限位法兰；

所述中空圆柱形负极连接件的上端具有锥面，所述固定端负极套筒的下端开口具有开口环形槽，所述开口环形槽的槽底与所述中空圆柱形负极连接件的上端相匹配，所述开口环形槽的内壁与所述中空圆柱形负极连接件的外壁相匹配；

所述中空圆柱形电极绝缘限位件为分体结构，包括限位环和限位件主体，所述限位环的下表面与所述限位件主体的内壁上部构成所述限位环形槽；

所述正极套筒的上端呈锥台形。

所述下端盖与所述大轴段之间的间隙内设有密封圈。

负极电路回路部分：所述固定端电极调整弹簧上端与机床主轴端面(未给出)固定配合，并与超声电源负极相连接，下端与所述固定端负极套筒相连；所述固定端负极套筒为空心圆柱导电结构，下端与所述中空圆柱形负极连接件连接，所述中空圆柱形负极连接件与所述上盖板连接，使用过程中，所述固定端负极套筒在所述固定端电极调整弹簧的弹簧弹力作用下，保证所述固定端负极套筒与所述中空圆柱形负极连接件可靠接触，所述开口环形槽的内壁与所述中空圆柱形负极连接件的外壁相匹配，之间的锥面接触实现了电极的自动调整定心功能，之间的圆柱面接触能够可靠克服在使用过程中因旋转产生的扭矩，保证了电能的安全可靠传输；工作过程中，超声电能负极流经所述固定端电极调整弹簧、所述固定端负极套筒、所述中空圆柱形负极连接件、所述上盖板、所述固定套、所述轴承、所述刀柄壳体、所述一级变幅杆导通，并通过所述一级变幅杆与所述环形陶瓷片组的负极导通，构成负极回路。

正极电路回路部分：所述固定端绝缘件整体为圆柱形导电结构，上端与所述固定端负极套筒的内底紧固连接配合，外壁与所述固定端负极套筒内壁紧固连接配合，另一侧端面为圆柱沉孔结构，内嵌所述固定端正极，所述固定端绝缘件起到了绝缘所述固定端负极套筒和所述固定端正极的作用；所述固定端正极的上侧与超声电源正极连接，下侧与所述正极套筒接触连接，进而通过正极电刷调整弹簧、正极电刷、正极导电环和导线与所述换能器的正极(即所述环形陶瓷片组的正极)导通。

所述正极套筒和所述中空圆柱形负极连接件之间设有所述中空圆柱形电极绝缘限位件，所述中空圆柱形电极绝缘限位件内的内壁下部与所述正极套筒外壁相配合，所述限位环形槽与所述正极套筒法兰径向相匹配，所述限位环形槽的轴向尺寸大于所述正极套筒法兰的厚度，使得所述正极套筒在径向方向上绝缘限位，轴向方向上有一定的伸缩调整量。

所述正极套筒的下端与所述中空圆柱形电极绝缘限位件的下端内壁之间还设有将所述正极套筒的上端压在所述固定端正极上的正极调整弹簧。

在所述正极调整弹簧弹力的作用下，所述正极套筒可沿轴向移动，以保证与所述固定端正极的可靠接触；所述蜂窝芯超声切削刀柄旋转过程中，所述正极电刷固定不动，所述正极导电环随所述蜂窝芯超声切削刀柄旋转，在所述正极电刷调整弹簧的作用下，所述正极电刷与所述正极导电环在旋转中时刻保持接触，实现电能的可靠传递。

所述蜂窝芯超声切削刀柄可作为独立部件，方便实现刀柄整体与机床主轴的连接与拆卸。

与现有技术相比，本发明提出了一种具有大振幅输出能力的，同时考虑不同振动系统间的互换性要求的蜂窝芯超声切削刀柄，解决了超声切削刀柄在通用机床上的适用性难题，提高了超声切削的自动化水平。

基于上述理由本发明可在蜂窝芯材料超声切削加工等领域广泛推广。

附图说明

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的具体实施方式中蜂窝芯超声切削刀柄的剖视图以及与之对应的位移分布曲线示意图。

图2是本发明的具体实施方式中蜂窝芯超声切削刀柄(除二级变幅杆和超声切削刀具外)的剖视图。

图3是图2的A部放大示意图。

图4是本发明的具体实施方式中超声电能传输机构的剖视图。

图5是本发明的具体实施方式中装配有大圆片刀的二级变幅杆剖视图。

图6是本发明的具体实施方式中装配有直刃尖刀的二级变幅杆剖视图。

图7是本发明的具体实施方式中装配有小圆片刀的二级变幅杆剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

如图1-图7所示，一种蜂窝芯超声切削刀柄，包括刀柄，回转机构，换能器、一级变幅杆、二级变幅杆、超声切削刀具1和超声电能传输机构；

所述刀柄包括位于上端的刀柄标准接口2和位于下端的刀柄壳体，所述刀柄壳体的外壁呈阶梯轴状，包括依次连接的小轴段3、中轴段4和大轴段5，所述小轴段3与所述刀柄标准接口2连接；所述刀柄标准接口2上设有延伸至所述小轴段3内的刀柄中心冷却孔6；

所述回转机构包括位于所述小轴段3外侧的上端盖7，位于所述大轴段5外侧的下端盖8和位于所述上端盖7外沿和所述下端盖8外沿之间且通过轴承9与所述中轴段4外壁连接的固定套10，所述固定套10上设有固定套冷却孔11，所述固定套10内壁设有将所述轴承9外圈压在所述下端盖8上的固定套环形凸起12；

所述一级变幅杆呈圆柱状，其下端外壁具有向外延伸且与所述大轴段5内壁连接的法兰盘13，所述法兰盘13的上端和下端分别设有环形隔振槽14，两个所述环形隔振槽14与所述一级变幅杆同轴且交错设置，所述法兰盘13上均布有多个法兰冷却孔15，所述一级变幅杆的轴线位置设有贯通所述一级变幅杆的阶梯孔，所述阶梯孔包括依次连接的一级变幅杆中心冷却孔16、一级变幅杆锥孔17、一二级变幅杆连接螺纹孔18和一二级变幅杆定位锥面19；

所述换能器包括具有中空结构的内冷预紧螺栓20，后盖板21和环形陶瓷片组22，所述内冷预紧螺栓20与所述一级变幅杆中心冷却孔螺纹16连接，且通过所述后盖板21将所述环形陶瓷片组22压在所述一级变幅杆后端；

所述二级变幅杆包括依次连接的二级变幅杆连接螺纹轴23，二级变幅杆配合锥面轴24，二级变幅杆拆卸轴25和超声切削刀具连接轴26，所述二级变幅杆连接螺纹轴23与所述一二级变幅杆连接螺纹孔18螺纹连接，所述二级变幅杆配合锥面轴24的外壁与所述一二级变幅杆定位锥面19相匹配，所述超声切削刀具连接轴26的下端具有连接所述超声切削刀具1的螺纹盲孔，所述螺纹盲孔包括螺纹盲孔螺纹段27和位于所述螺纹盲孔开口的锥孔28，所述超声切削刀具1的连接部具有与所述螺纹盲孔螺纹段27和所述锥孔28相匹配的刀具螺纹段和刀具锥段；

所述超声电能传输机构包括套接在所述小轴段3上的正极绝缘环29，所述正极绝缘环29的上端位于所述上端盖7的下方，所述正极绝缘环29的下端设有位于所述小轴段3和所述中轴段4之间的轴肩以及所述轴承9内圈所构成的平面上的环形凸起30，所述环形凸起30将所述轴承9内圈压在所述中轴段4和所述大轴段5之间的轴肩上，所述环形凸起30上设有多个正极绝缘环冷却孔31，所述小轴段3上设有与所述正极绝缘环冷却孔31连通的刀柄径向冷却孔32，所述正极绝缘环29上套接有正极导电环33，所述正极导电环33下端位于所述环形凸起30上，所述正极绝缘环30上设有正极绝缘环接线孔34，所述小轴段3上设有与所述正极绝缘环接线孔34连通的刀柄接线孔35，所述正极导电环33上设有导线36，所述导线36的另一端依次穿过所述正极绝缘环接线孔34和所述刀柄接线孔35与所述换能器的正极连接，所述上端盖7具有上端盖螺纹孔，所述上端盖螺纹孔内设有中空圆柱形负极连接件37，所述中空圆柱形负极连接件37的上端与固定端负极套筒38的下端开口套接，所述固定端负极套筒38的上端设有将所述固定端负极套筒38压在所述中空圆柱形负极连接件37的上端的固定端电极调整弹簧39，所述固定端负极套筒38的内底设有与其相匹配的固定端绝缘件40，所述固定端绝缘件40的下端内嵌有固定端正极41，所述中空圆柱形负极连接件37内套接有中空圆柱形电极绝缘限位件，所述中空圆柱形电极绝缘限位件的内壁上部设有限位环形槽42，所述中空圆柱形电极绝缘限位件内设有正极套筒43，所述正极套筒43的外壁设有与所述限位环形槽42径向相匹配正极套筒法兰44，所述正极套筒43通过所述正极套筒法兰44沿所述限位环形槽42的轴向滑动，所述正极套筒43内设有依次从所述正极套筒43的下端开口和所述中空圆柱形电极绝缘限位件的下端伸出的正极碳刷45，所述正极套筒43内还设有将所述正极碳刷45压在所述正极导电环33上的正极电刷调整弹簧46，所述正极套筒43的下端与所述中空圆柱形电极绝缘限位件的下端内壁之间还设有将所述正极套筒43的上端压在所述固定端正极41上的正极调整弹簧47；

所述上端盖7与所述小轴段3，所述上端盖7与所述正极绝缘环29的上端，所述下端盖8与所述大轴段5之间均具有间隙。

所述大轴段5内壁下端设有容纳所述法兰盘13的环形沉台，所述蜂窝芯超声切削刀柄还包括法兰端盖48，所述法兰端盖48通过法兰紧固螺栓将所述法兰盘13压在所述环形沉台上，所述法兰冷却孔15的轴线指向所述超声切削刀具连接轴和所述超声切削刀具的连接处。

所述固定套冷却孔11的轴线位于所述正极导电环33的上方，所述正极绝缘环冷却孔31的轴线位于所述正极导电环33的下方。

所述二级变幅杆拆卸轴25上设有扳手槽49，所述超声切削刀具连接轴26的外壁为圆锥形(如图7所示)、圆柱形(如图5所示)、圆锥圆柱复合形(如图6所示)或指数、阶梯、悬链线、贝塞尔曲线等函数形成的外轮廓面。

所示超声切削刀具1的刀刃为大圆片刀(如图5所示)、直刃尖刀(如图6所示)或小圆片刀(如图7所示)。

所述一级变幅杆与所述二级变幅杆的直径比大于等于2，即所述一级变幅杆的直径与所述二级变幅杆前端的直径比大于等于2。

所述换能器和所述一级变幅杆的总长度为四分之一波长的整数倍，所述二级变幅杆和所述超声切削刀具1的总长度为四分之一波长加上半波长的整数倍。

所述二级变幅杆连接螺纹轴23与所述一二级变幅杆连接螺纹孔18通过细牙螺纹连接，所述一二级变幅杆定位锥面19为锥面角度大于0°小于90°的短锥面；所述螺纹盲孔螺纹段27和所述刀具螺纹段通过细牙螺纹连接，所述锥孔28为锥面角度大于0°小于90°的短锥面。

所述刀柄标准接口2通过刀柄拉钉50与机床主轴连接，所述刀柄拉钉50内设有与所述刀柄中心冷却孔6连通的刀柄拉钉内冷孔51，所述刀柄标准接口2与所述刀柄拉钉50螺纹连接。

所述中空圆柱形负极连接件的外壁设有与所述上端盖的上表面贴合的限位法兰；

所述中空圆柱形负极连接件37的上端具有锥面，所述固定端负极套筒38的下端开口具有开口环形槽，所述开口环形槽的槽底与所述中空圆柱形负极连接件37的上端相匹配，所述开口环形槽的内壁与所述中空圆柱形负极连接件37的外壁相匹配；

所述中空圆柱形电极绝缘限位件为分体结构，包括限位环52和限位件主体53，所述限位环52的下表面与所述限位件主体53的内壁上部构成所述限位环形槽42；

所述正极套筒43的上端呈锥台形。

所述下端盖8与所述大轴段5之间的间隙内设有密封圈54。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于，包括刀柄，回转机构，换能器、一级变幅杆、二级变幅杆、超声切削刀具和超声电能传输机构；

所述刀柄包括位于上端的刀柄标准接口和位于下端的刀柄壳体，所述刀柄壳体的外壁呈阶梯轴状，包括依次连接的小轴段、中轴段和大轴段，所述小轴段与所述刀柄标准接口连接；所述刀柄标准接口上设有延伸至所述小轴段内的刀柄中心冷却孔；

所述回转机构包括位于所述小轴段外侧的上端盖，位于所述大轴段外侧的下端盖和位于所述上端盖外沿和所述下端盖外沿之间且通过轴承与所述中轴段外壁连接的固定套，所述固定套上设有固定套冷却孔，所述固定套内壁设有将所述轴承外圈压在所述下端盖上的固定套环形凸起；

所述一级变幅杆呈圆柱状，其下端外壁具有向外延伸且与所述大轴段内壁连接的法兰盘，所述法兰盘的上端和下端分别设有环形隔振槽，两个所述环形隔振槽与所述一级变幅杆同轴且交错设置，所述法兰盘上均布有多个法兰冷却孔，所述一级变幅杆的轴线位置设有贯通所述一级变幅杆的阶梯孔，所述阶梯孔包括依次连接的一级变幅杆中心冷却孔、一级变幅杆锥孔、一二级变幅杆连接螺纹孔和一二级变幅杆定位锥面；

所述换能器包括具有中空结构的内冷预紧螺栓，后盖板和环形陶瓷片组，所述内冷预紧螺栓与所述一级变幅杆中心冷却孔螺纹连接，且通过所述后盖板将所述环形陶瓷片组压在所述一级变幅杆后端；

所述二级变幅杆包括依次连接的二级变幅杆连接螺纹轴，二级变幅杆配合锥面轴，二级变幅杆拆卸轴和超声切削刀具连接轴，所述二级变幅杆连接螺纹轴与所述一二级变幅杆连接螺纹孔螺纹连接，所述二级变幅杆配合锥面轴的外壁与所述一二级变幅杆定位锥面相匹配，所述超声切削刀具连接轴的下端具有连接所述超声切削刀具的螺纹盲孔，所述螺纹盲孔包括螺纹盲孔螺纹段和位于所述螺纹盲孔开口的锥孔，所述超声切削刀具的连接部具有与所述螺纹盲孔螺纹段和所述锥孔相匹配的刀具螺纹段和刀具锥段；

所述超声电能传输机构包括套接在所述小轴段上的正极绝缘环，所述正极绝缘环的上端位于所述上端盖的下方，所述正极绝缘环的下端设有位于所述小轴段和所述中轴段之间的轴肩以及所述轴承内圈所构成的平面上的环形凸起，所述环形凸起将所述轴承内圈压在所述中轴段和所述大轴段之间的轴肩上，所述环形凸起上设有多个正极绝缘环冷却孔，所述小轴段上设有与所述正极绝缘环冷却孔连通的刀柄径向冷却孔，所述正极绝缘环上套接有正极导电环，所述正极导电环下端位于所述环形凸起上，所述正极绝缘环上设有正极绝缘环接线孔，所述小轴段上设有与所述正极绝缘环接线孔连通的刀柄接线孔，所述正极导电环上设有导线，所述导线的另一端依次穿过所述正极绝缘环接线孔和所述刀柄接线孔与所述换能器的正极连接，所述上端盖具有上端盖螺纹孔，所述上端盖螺纹孔内设有中空圆柱形负极连接件，所述中空圆柱形负极连接件的上端与固定端负极套筒的下端开口套接，所述固定端负极套筒的上端设有将所述固定端负极套筒压在所述中空圆柱形负极连接件的上端的固定端电极调整弹簧，所述固定端负极套筒的内底设有与其相匹配的固定端绝缘件，所述固定端绝缘件的下端内嵌有固定端正极，所述中空圆柱形负极连接件内套接有中空圆柱形电极绝缘限位件，所述中空圆柱形电极绝缘限位件的内壁上部设有限位环形槽，所述中空圆柱形电极绝缘限位件内设有正极套筒，所述正极套筒的外壁设有与所述限位环形槽径向相匹配正极套筒法兰，所述正极套筒通过所述正极套筒法兰沿所述限位环形槽的轴向滑动，所述正极套筒内设有依次从所述正极套筒的下端开口和所述中空圆柱形电极绝缘限位件的下端伸出的正极碳刷，所述正极套筒内还设有将所述正极碳刷压在所述正极导电环上的正极电刷调整弹簧，所述正极套筒的下端与所述中空圆柱形电极绝缘限位件的下端内壁之间还设有将所述正极套筒的上端压在所述固定端正极上的正极调整弹簧；

所述上端盖与所述小轴段，所述上端盖与所述正极绝缘环的上端，所述下端盖与所述大轴段之间均具有间隙。

2.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述大轴段内壁下端设有容纳所述法兰盘的环形沉台，所述蜂窝芯超声切削刀柄还包括法兰端盖，所述法兰端盖通过法兰紧固螺栓将所述法兰盘压在所述环形沉台上，所述法兰冷却孔的轴线指向所述超声切削刀具连接轴和所述超声切削刀具的连接处。

3.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述固定套冷却孔的轴线位于所述正极导电环的上方，所述正极绝缘环冷却孔的轴线位于所述正极导电环的下方。

4.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述二级变幅杆拆卸轴上设有扳手槽，所述超声切削刀具连接轴的外壁为圆锥形、圆柱形、圆锥圆柱复合形或指数、阶梯、悬链线、贝塞尔曲线等函数形成的外轮廓面。

5.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述一级变幅杆与所述二级变幅杆的直径比大于等于2，即所述一级变幅杆的直径与所述二级变幅杆前端的直径比大于等于2。

6.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述换能器和所述一级变幅杆的总长度为四分之一波长的整数倍，所述二级变幅杆和所述超声切削刀具的总长度为四分之一波长加上半波长的整数倍。

7.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述二级变幅杆连接螺纹轴与所述一二级变幅杆连接螺纹孔通过细牙螺纹连接，所述一二级变幅杆定位锥面为锥面角度大于0°小于90°的短锥面；所述螺纹盲孔螺纹段和所述刀具螺纹段通过细牙螺纹连接，所述锥孔为锥面角度大于0°小于90°的短锥面。

8.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述刀柄标准接口通过刀柄拉钉与机床主轴连接，所述刀柄拉钉内设有与所述刀柄中心冷却孔连通的刀柄拉钉内冷孔，所述刀柄标准接口与所述刀柄拉钉螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述中空圆柱形负极连接件的外壁设有与所述上端盖的上表面贴合的限位法兰；

所述中空圆柱形负极连接件的上端具有锥面，所述固定端负极套筒的下端开口具有开口环形槽，所述开口环形槽的槽底与所述中空圆柱形负极连接件的上端相匹配，所述开口环形槽的内壁与所述中空圆柱形负极连接件的外壁相匹配；

所述中空圆柱形电极绝缘限位件为分体结构，包括限位环和限位件主体，所述限位环的下表面与所述限位件主体的内壁上部构成所述限位环形槽；

所述正极套筒的上端呈锥台形。

10.根据权利要求1所述的蜂窝芯超声切削刀柄，其特征在于：所述下端盖与所述大轴段之间的间隙内设有密封圈。