CN112317774B - 一种超声波加工设备及其超声波主轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波加工技术领域，公开了一种超声波加工设备及其超声波主轴，包括：主轴壳体；旋转轴组件，其转动设于主轴壳体内，旋转轴组件的前端凸出于主轴壳体的前端面，旋转轴组件的前端面开设有安装孔；前端盖，其安装于主轴壳体的前端并环设于旋转轴组件的外周，前端盖的后端面与主轴壳体的前端面贴合，前端盖的前端面开设有环设于旋转轴组件的第一容纳槽；超声波无线发射装置，其设于第一容纳槽内，超声波无线发射装置包括发射线圈和发射铁氧体。本发明保证设备具有良好的加工精度和加工效率，且适用于更大范围的加工工况，可加工的材料更多。

Description

一种超声波加工设备及其超声波主轴

技术领域

本发明涉及超声波加工技术领域，特别是涉及一种超声波加工设备及其超声波主轴。

背景技术

在加工作业的过程中导入高频的振动加工机制，不仅可改善切削加工面的表面粗糙度和提高加工精度，更可降低切削阻力，增加刀具的寿命，因而逐渐地被广泛应用。超声波主轴就是其中的一种应用。

现有的超声波主轴包括固定部件、旋转部件、轴承和超声波传输装置。其中，固定部件包括壳体和前端盖等相关部件。旋转部件包括旋转轴等相关部件。超声波传输装置可以是超声波无线发射装置或超声波有线传输装置。

目前，超声波无线发射装置一般通过抱箍悬挂或通过安装架安装于主轴外，安装精度较低，导致它与超声波无线接收装置之间的电性导通不稳定，影响刀具的加工效果。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种性能优异、加工效果好、适用范围广、可加工材料多、使用寿命长的超声波加工设备及其超声波主轴。

本申请的目的是通过如下技术方案实现的：

一种超声波主轴，包括：

主轴壳体；

旋转轴组件，其转动设于所述主轴壳体内，所述旋转轴组件的前端凸出于所述主轴壳体的前端面，所述旋转轴组件的前端面开设有安装孔；

前端盖，其安装于所述主轴壳体的前端并环设于所述旋转轴组件的外周，所述前端盖的后端面与所述主轴壳体的前端面贴合，所述前端盖的前端面开设有环设于所述旋转轴组件的第一容纳槽；以及

超声波无线发射装置，其设于所述第一容纳槽内，所述超声波无线发射装置包括环设于所述旋转轴组件的发射线圈和用于容置所述发射线圈的发射铁氧体；

其中，所述第一容纳槽的容积为V立方毫米，所述第一容纳槽的内径为D₁毫米，所述前端盖的内径为D₂毫米，组成所述发射线圈的单匝导线的横截面积为S平方毫米，所述发射线圈的体积为V₁立方毫米，所述发射铁氧体的体积为V₂立方毫米，所述发射线圈的匝数为N，上述参数值满足如下函数关系：

其中，0.02≤S≤2.6，10≤N≤150，V₂＝V₁K₁，且1≤K₁≤7，1＜K₂≤3，0.5≤K₃≤1.5，所述K₁、K₂和K₃均为修正系数。

本申请一些实施例中，所述前端盖的径向厚度为M毫米，所述第一容纳槽的径向宽度为L毫米，L/M＝0.2～0.9。

本申请一些实施例中，所述前端盖的轴向厚度为T毫米，所述第一容纳槽的轴向深度为H毫米，H/T＝0.2～0.7。

本申请一些实施例中，所述发射铁氧体包括位于所述第一容纳槽的槽底的环状底板以及靠近所述第一容纳槽的内侧面的环状内侧板，所述环状内侧板的径向厚度为C毫米，其中，0.5≤C≤5。

本申请一些实施例中，所述发射线圈的匝数N的取值范围为30≤N≤120。

本申请一些实施例中，还包括端盖板，所述端盖板安装于所述前端盖的前端并环设于所述超声波无线发射装置的外周，所述端盖板的后端面与所述前端盖的前端面贴合。

本申请一些实施例中，所述主轴壳体上开设有贯穿其前后两端的第一气道，所述前端盖的内侧面与所述旋转轴组件的外侧面之间留有第一间隙，所述前端盖上开设有连通所述第一气道与所述第一间隙的第二气道。

本申请一些实施例中，所述前端盖包括：

端盖本体，其安装于所述主轴壳体的前端，所述端盖本体的前端开设有贯穿于所述端盖本体的内侧的安装腔，所述端盖本体上还开设有连通所述第一气道及所述安装腔的通槽；以及

支撑架，其安装于所述安装腔内，所述第一容纳槽开设于所述支撑架上，且所述支撑架与所述端盖本体之间限定有中间槽，所述支撑架的后侧与所述端盖本体之间限定有连通所述中间槽及所述第一间隙的分配槽，所述第一容纳槽开设于所述支撑架的前端面；

其中，所述通槽、所述中间槽及所述分配槽共同限定形成所述第二气道。

本申请一些实施例中，所述中间槽呈环绕所述旋转轴组件设置的环形状。

本申请一些实施例中，包括若干所述分配槽，若干所述分配槽沿所述中间槽呈周向间隔分布。

本申请一些实施例中，所述支撑架的后端面开设有贯穿其内外两侧的开槽，所述开槽与所述端盖本体之间限定成所述分配槽。

本申请一些实施例中，所述旋转轴组件包括芯轴和套设于所述芯轴外侧的压环，所述压环的外侧面与所述前端盖的内侧面之间留有所述第一间隙。

本申请一些实施例中，所述压环的外侧面具有环形凸台，所述环形凸台设为多个并沿所述压环的轴向分布。

本申请一些实施例中，所述主轴壳体的内侧与所述旋转轴组件的外侧之间设有轴承，所述前端盖的后端面设有环绕所述旋转轴组件设置的凸环，所述凸环的后端抵接于所述轴承的外圈，所述压环的后端抵接于所述轴承的内圈。

基于上述发明目的本发明还提供了一种超声波加工设备，包括：

如上述的超声波主轴，所述主轴壳体上开设有第一气道，所述前端盖的内侧面与所述旋转轴组件的外侧面之间留有第一间隙，所述前端盖上开设有连通所述第一气道与所述第一间隙的第二气道，所述第二气道的进气口开设于所述前端盖的外侧面上；

超声波刀柄，其包括超声波无线接收装置和刀柄本体，所述刀柄本体后端配合插设于所述安装孔内，所述刀柄本体的外周相对于所述超声波无线发射装置的前侧设有安装座，所述安装座的后端开设有与所述第一容纳槽相对设置且呈环形的第二容纳槽，所述超声波无线接收装置设于所述第二容纳槽内，所述超声波无线接收装置与所述超声波无线发射装置之间留有第二间隙；

端盖板，其安装于所述前端盖的前端并环设于所述超声波无线发射装置的外周；

其中，所述端盖板的内侧面与所述安装座的外侧面之间限定有朝前敞开的第三间隙，且所述第二间隙连通所述第一间隙及所述第三间隙。

本申请一些实施例中，所述第一容纳槽的径向宽度大于所述第二容纳槽的径向宽度。

本发明基于上述的主轴结构，所具有的技术效果在于：

一方面，通过设置前端盖，且前端盖开设第一容纳槽，超声波无线发射装置可安装于第一容纳槽内，从而通过前端盖与主轴壳体的可靠装配，将超声波无线发射装置与超声波主轴集成，无需通过外挂结构或安装支架单独进行超声波无线发射装置的安装，提高超声波无线发射装置与旋转轴组件的装配精度、装配效率，并提高超声波无线发射装置设置的稳定性，进而，超声波无线发射装置与超声波无线接收装置之间的电性导通更加稳定可靠，可有效的提高刀具的加工效果；

另一方面，当10≤N≤150，0.02≤S≤2.6，上述参数值满足如下函数关系：

1≤K₁≤7，1＜K₂≤3，0.5≤K₃≤1.5。

如此，超声波无线发射装置的发射线圈匝数、单匝的导线的横截面积值、发射铁氧体的体积值之间搭配适当，在相同电源功率的条件下，超声波无线发射装置不但拥有较大的功率容量、较高的有效输出功率、较高的无线传输的效率，能够提升刀具在工作过程中的最大振幅，增大振幅的调节范围，扩大超声波主轴的适用范围，增加可加工材料的种类，而且发热量较小，性能稳定，使用寿命长。

另外，本发明还提供了一种超声波加工设备，其采用上述的超声波主轴，因此，具有良好的加工性能和适用范围。

附图说明

以下结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1是本申请的超声波加工设备的一个实施例的立体视图。

图2是图1所示实施例的横截面视图。

图3是图2所示实施例的局部视图。

图4是图1所示实施例中前端盖的立体剖视图；

图5是图1所示实施例中前端盖与铁氧体的装配剖视图。

图6是图1所示实施例中支撑架的立体视图。

图7是图1中所示实施例中支撑架另一视角的立体视图。

图8是图1中所示实施例中铁氧体的剖视图。

图9是图1中所示实施例中的压环的立体视图。

图中：

100、超声波主轴；1、主轴壳体；11、第一气道；12、壳体本体；13、轴承座；2、旋转轴组件；21、安装孔；22、芯轴；23、压环；231、环形凸台；3、前端盖；31、第一容纳槽；32、第二气道；33、端盖本体；331、安装腔；332、通槽；34、支撑架；341、开槽；35、凸环；4、超声波无线发射装置；41、发射线圈；42、发射铁氧体；421、环状底板；422、环状内侧板；5、端盖板；6、第一间隙；7、中间槽；8、轴承；9、第四间隙；

200、超声波刀柄；201、安装座；2011、第二容纳槽；202、超声波无线接收装置；203、刀柄本体；

300、第二间隙；

400、第三间隙。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本申请的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应当被解释为限定了本申请的保护范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位是相对于各个附图中的方向来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而改变。所以，不应将这些或其他方位用于理解为限制性用语。

应注意，术语“包括”并不排除其他要素或步骤，并且“一”或“一个”并不排除复数。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本申请的其他实施例。

另外还应当理解的是，本文中采用术语“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，在不脱离本申请范围的情况下，“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。

应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的组件。

参考图1～图8，本发明提供了一种超声波加工设备，包括：

超声波主轴100，其包括：

主轴壳体1；

旋转轴组件2，其转动设于主轴壳体1内，旋转轴组件2的前端凸出于主轴壳体1的前端面，旋转轴组件2的前端面开设有安装孔21；

前端盖3，其安装于主轴壳体1的前端面并环设于旋转轴组件2的外周，前端盖3的后端面与主轴壳体1的前端面贴合，前端盖3的前端面开设有环设于旋转轴组件2的第一容纳槽31；以及

超声波无线发射装置4，其设于第一容纳槽31内，超声波无线发射装置4包括环设于旋转轴组件2的发射线圈41和用于容置发射线圈41的发射铁氧体42；

其中，主轴壳体1上开设有贯穿其前后两端的第一气道11，前端盖3的内侧面与旋转轴组件2的外侧面之间留有第一间隙6，前端盖3上开设有连通第一气道11与第一间隙6的第二气道32；

超声波刀柄200，其包括超声波无线接收装置202和刀柄本体203，刀柄本体203后端配合插设于安装孔21内，刀柄本体203的外周相对于超声波无线发射装置4的前侧设有安装座201，安装座201的后端开设有与第一容纳槽31相对设置且呈环形的第二容纳槽2011，超声波无线接收装置202设于第二容纳槽2011内，超声波无线接收装置202与超声波无线发射装置4之间留有第二间隙300；

端盖板5，其安装于前端盖3的前端并环设于超声波无线发射装置4的外周；

其中，端盖板5的内侧面与安装座201的外侧面之间限定有朝前敞开的第三间隙400，且第二间隙300连通第一间隙6及第三间隙400。

如此，一方面，通过设置前端盖3，且前端盖3开设第一容纳槽31，超声波无线发射装置4可安装于第一容纳槽31内，从而通过前端盖3与主轴壳体1的可靠装配，将超声波无线发射装置4与超声波主轴100集成，无需通过外挂结构或安装支架单独进行超声波无线发射装置4的安装，提高超声波无线发射装置4与旋转轴组件2的装配精度、装配效率，并提高超声波无线发射装置4设置的稳定性，进而，超声波无线发射装置4与超声波无线接收装置之间202的电性导通更加稳定可靠，可有效的提高刀具的加工效果；另一方面，在通过第一气道11的进气口向第一气道11通入空气形成气流时，气流通过第一间隙6、第二间隙300和第三间隙400流动到外界环境中，避免灰尘等杂质进入到第一间隙6，并在第一间隙6、第二间隙300和第三间隙400中形成正压密封，降低前端盖3与旋转轴组件2相对旋转时的摩擦损伤，并通过流动于第一间隙6和第三间隙400的气流将旋转轴组件2、超声波无线发射装置4和超声波无线接收装置202工作产生的热量带出，降低并稳定旋转轴组件2、超声波无线发射装置4和超声波无线接收装置202的工作温度，且第三间隙400的气流吹出方向朝前，从而进一步防止灰尘落入并堆积在第三间隙400中。

由于本实施例中的前端盖3通过螺栓与主轴壳体1连接，为了装饰前端盖3前端面的同时，避免灰尘进入到螺栓连接孔中，端盖板5的后端面与前端盖3的前端面贴合。

具体的，如图3所示，本实施例中的前端盖3包括：

端盖本体33，其安装于主轴壳体1的前端，端盖本体33的前端开设有贯穿于端盖本体33的内侧的安装腔331，端盖本体33上还开设有连通第一气道11及安装腔331的通槽332；以及

支撑架34，其安装于安装腔331内，且支撑架34与端盖本体33之间限定有中间槽7，支撑架34的后侧与端盖本体33之间限定有连通中间槽7及第一间隙6的分配槽，第一容纳槽31开设于支撑架34的前端面；

其中，通槽332、中间槽7及分配槽共同限定形成第二气道32。

如此，通过设置支撑架34，并使第一容纳槽31形成于支撑架34上，从而便于设置超声波无线发射装置4，同时，便于在支撑架34上加工形成分配槽，使气流从第二气道32吹入到中间槽7后，通过分配槽进入到第一间隙6中吹出；

另外，由于超声波无线发射装置4设置在支撑架34上形成的第一容纳槽31内，且在支撑架34上设置分配槽与中间槽7和第一间隙6连通，因此，使气流在通过支撑架34的分配槽流动时，能带走一部分超声波无线发射装置4产生并传递到支撑架34上的热量，从而实现超声波无线发射装置4的散热，降低超声波无线发射装置4的工作环境温度，提高超声波无线发射装置4的工作寿命。

进一步的，本实施例中的中间槽7呈环绕旋转轴组件2设置的环形状，从而使气流环绕旋转轴组件2外侧面，并沿着第一间隙6吹出，使旋转轴组件2的外侧面在气流流动作用下实现均匀散热。

其中，超声波主轴100包括若干分配槽，若干分配槽沿中间槽7呈周向间隔分布，将分配槽与环形状布置的中间槽7配合，使进入到中间槽7的气流能从多个方向向第一间隙6中流动，提高气流流动的效率，以提高旋转轴组件2和支撑架34的散热效率。

具体的，参考图6，支撑架34的后端面开设有贯穿其内外两侧的开槽341，开槽341与端盖本体33之间限定成分配槽，中间槽7中的气流从开槽341中流入第一间隙6中，并在通过开槽341的同时，对支撑架34进行降温，从而降低超声波无线发射装置4的工作环境温度。

参考图2和图3，本实施例中的主轴壳体1的内侧与旋转轴组件2的外侧之间设有轴承8，以实现旋转轴组件2与主轴壳体1之间的相对转动，同时，主轴壳体1内侧面与旋转轴组件2外侧面之间形成第四间隙9，第四间隙9与第一间隙6连通，使气流从第一间隙6中流入第四间隙9，形成向超声波主轴100后端吹出的气流，避免灰尘等杂质进入到旋转轴组件2与主轴壳体1之间。

进一步的，参考图3、图4和图9，前端盖3的后端面设有环绕旋转轴组件设置的凸环35，凸环35的后端抵接于轴承8，具体的，凸环35的后端抵接于轴承8的外圈，旋转轴组件2包括芯轴22和套设于芯轴22外侧的压环23，压环23的后端抵接于轴承8的内圈，以提高轴承8安装的稳定性。另外，压环23的外侧面与前端盖3的内侧面之间留有第一间隙6，且压环23的外侧面具有环形凸台231，环形凸台231设为多个并沿压环23的轴向等间距分布，进一步防止灰尘等杂质通过第一间隙进入超声波主轴100的内部。

其中，本实施例中的主轴壳体1包括壳体本体以及穿设于壳体本体12内以用于安装轴承8的轴承座13，轴承座13形成有安装凸环，壳体本体12的前端面与安装凸环的后端面贴合安装，前端盖3的后端面与安装凸环的前端面贴合安装。

参考图1～图8，本发明的一个实施例中的超声波主轴100，其中，第一容纳槽31的容积为V立方毫米，发射线圈41的匝数为N，组成发射线圈41的单匝导线的横截面积为S平方毫米，第一容纳槽31的内径为D₁毫米，前端盖3的内径为D₂毫米，发射线圈的体积为V₁立方毫米，发射铁氧体42的体积为V₂立方毫米，且V₂＝V₁K₁，上述参数值满足如下函数关系：

V＝[πNSD₁(1+K₁)]K₂；

1≤K₁≤7，1＜K₂≤3，在此基础上，当10≤N≤150，0.02≤S≤2.6，且第一容纳槽31的容积值V与前端盖3的内径值D₂满足如下函数关系式：

0.5≤K₃≤1.5时，超声波无线发射装置4的发射线圈41的匝数、单匝导线的横截面积值、发射铁氧体42的容积值之间以及它们与第一容纳槽的容积值之间均搭配适当，如此，在相同电源功率的条件下，超声波无线发射装置4不但拥有较大的功率容量、较高的有效输出功率、较高的无线传输效率，能够提升刀具在工作过程中的最大振幅，增大振幅的调节范围，扩大超声波主轴的适用范围，增加可加工材料的种类，而且不会发热，性能稳定，使用寿命长。

进一步优选的，本实施例中发射线圈41的匝数N的取值范围为30≤N≤120。

上述函数关系中，K₁、K₂和K₃均为修正系数；前端盖3的内径值与超声波主轴100的规格相关，不同规格的超声波主轴100，其所对应的前端盖3的内径值不同。需要说明的是，发射线圈41的匝数N是指导线环绕轴线旋转的圈数，并且，该导线既可以是单芯线，也可以是多芯线，例如，一根导线由五根芯线组成；另外，导线的横截面可以是圆形、三角形、矩形等，也可以是其他不规则形状，但无论是导线的横截面为何种形状，都可以按照与其等效的圆形来计算横截面积，即导线的线径为D₃毫米，即S＝π(D₃/2)²。

具体的，为了验证本发明实施例提供的超声波主轴100相对现有技术的确能够提升刀具的最大振幅，研发人员进行了两组测试，参考下表，其中，表1为采用四组不同的前端盖3的超声波主轴100与超声波刀具连接时，超声波刀具稳定工作状态时的测试结果。其中，前端盖3内径值D₂与第一容纳槽31体积值V满足如下函数关系

0.5≤K₃≤1.5。

表2为现有技术采用外挂式无线发射组件与超声波刀具连接时，超声波刀具稳定工作状态时的测试结果，表2与表1中本发明实施例的区别在于，它们的超声波无线发射装置4均通过外挂式安装，而不是集成到前端盖3进行安装，且各参数值不满足上述函数关系，表2为其刀具的稳定工作状态时的测试结果。

表1

表2

由表1和表2可知，在相同的测试条件下，本发明实施例提供的超声波主轴100相比于现有技术中采用外挂式超声波无线发射装置的超声波主轴，其刀具的最大振幅明显更大，这足以说明，本发明实施例提供的超声波主轴100的振幅调节范围更大，适用范围更广，可加工材料的种类更多。

进一步的，参考图5，在本实施例中，为了在前端盖3上合理设置相应容积的第一容纳槽31以容纳超声波无线发射装置4，前端盖3的径向厚度为M毫米、轴向厚度为T毫米，第一容纳槽31的径向宽度为L毫米、轴向深度为H毫米，则有L/M＝0.2～0.9，H/T＝0.2～0.7；另外，使前端盖3安装于主轴壳体1时，与旋转轴组件2配合，实现刀柄的装配。

具体的，参考图3和图5，前端盖3的轴向厚度是指前端盖3与主轴壳体1贴合的端面与前端盖3与端盖板5贴合的端面之间的垂直距离，前端盖3的径向厚度是指前端盖3的内侧面与外侧面之间的距离，第一容纳槽31的径向宽度是指第一容纳槽31靠近前端盖3内侧面的一侧面与靠近前端盖3外侧面的一侧面之间的距离。

应当理解的是，上述参数是针对前端盖3为圆柱环形体、圆锥环形体时而言的，当然，前端盖3也可以是其它不规则的形状，此时，可以将前端盖3按近似的圆柱环形体或圆锥环形体来进行上述参数值的测量。

其中，参考图8，发射铁氧体42包括位于第一容纳槽31的槽底的环状底板421以及靠近第一容纳槽31的内侧面的环状内侧板422，发射线圈41通电产生的磁感线通过环状内侧板422面向超声波无线接收装置202的一侧面指向超声波无线接收装置202。环状内侧板422的径向厚度为C毫米，当0.5≤C≤5，且本实施例中的超声波无线发射装置4设置满足上述函数关系时，发射铁氧体配合发射线圈在该径向厚度的环状内侧板422形成的有效面积内产生满足生产需求的磁感应强度，从而合理设计发射铁氧体42的结构，保证超声波无线发射装置4与无线接收装置202的传输效率，降低发热消耗，提高工作稳定性。

本申请的一些实施例中，参考图3，第一容纳槽31的径向宽度大于第二容纳槽2011的径向宽度，以使设置于第一容纳槽31的超声波无线发射装置4产生的有效区域能覆盖第二容纳槽2011中设置的无线接收装置202，从而使无线接收装置202能充分发挥其运行功率。

综上，本发明通过对超声波主轴100结构的优化，有助于提高超声波主轴100的装配精度和稳定性，同时，限定容纳超声波无线发射装置4的第一容纳槽31的容积值与前端盖3的内径值关系，采用相应体积的超声波无线发射装置4容纳于第一容纳槽31时，使采用本发明的超声波主轴100连接超声波刀柄200稳定工作，且有助于提高超声波刀具在工作过程中的最大振幅，使超声波刀具的可调节范围越广，可加工的材料越多。

本说明书参考附图来公开本申请，并且还使本领域中的技术人员能够实施本申请，包括制造和使用任何装置或系统、采用合适的材料以及使用任何结合的方法。本申请的范围由请求保护的技术方案限定，并且包括本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例应当被认为处于本申请请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (16)

1.一种超声波主轴，其特征在于，包括：

主轴壳体；

旋转轴组件，其转动设于所述主轴壳体内，所述旋转轴组件的前端凸出于所述主轴壳体的前端面，所述旋转轴组件的前端面开设有安装孔；

前端盖，其安装于所述主轴壳体的前端并环设于所述旋转轴组件的外周，所述前端盖的后端面与所述主轴壳体的前端面贴合，所述前端盖的前端面开设有环设于所述旋转轴组件的第一容纳槽；以及

超声波无线发射装置，其设于所述第一容纳槽内，所述超声波无线发射装置包括环设于所述旋转轴组件的发射线圈和用于容置所述发射线圈的发射铁氧体；

其中，所述第一容纳槽的容积为V立方毫米，所述第一容纳槽的内径为D₁毫米，所述前端盖的内径为D₂毫米，组成所述发射线圈的单匝导线的横截面积为S平方毫米，所述发射线圈的体积为V₁立方毫米，所述发射铁氧体的体积为V₂立方毫米，所述发射线圈的匝数为N，上述参数值满足如下函数关系：

其中，0.02≤S≤2.6，10≤N≤150，V₂＝V₁K₁，且1≤K₁≤7，1<K₂≤3，0.5≤K₃≤1.5，所述K₁、K₂和K₃均为修正系数。

2.根据权利要求1所述的超声波主轴，其特征在于，所述前端盖的径向厚度为M毫米，所述第一容纳槽的径向宽度为L毫米，L/M＝0.2～0.9。

3.根据权利要求1所述的超声波主轴，其特征在于，所述前端盖的轴向厚度为T毫米，所述第一容纳槽的轴向深度为H毫米，H/T＝0.2～0.7。

4.根据权利要求1所述的超声波主轴，其特征在于，所述发射铁氧体包括位于所述第一容纳槽的槽底的环状底板以及靠近所述第一容纳槽的内侧面的环状内侧板，所述环状内侧板的径向厚度为C毫米，其中，0.5≤C≤5。

5.根据权利要求1所述的超声波主轴，其特征在于，所述发射线圈的匝数N的取值范围为30≤N≤120。

6.根据权利要求1所述的超声波主轴，其特征在于，还包括端盖板，所述端盖板安装于所述前端盖的前端并环设于所述超声波无线发射装置的外周，所述端盖板的后端面与所述前端盖的前端面贴合。

7.根据权利要求1所述的超声波主轴，其特征在于，所述主轴壳体上开设有贯穿其前后两端的第一气道，所述前端盖的内侧面与所述旋转轴组件的外侧面之间留有第一间隙，所述前端盖上开设有连通所述第一气道与所述第一间隙的第二气道。

8.根据权利要求7所述的超声波主轴，其特征在于，所述前端盖包括：

端盖本体，其安装于所述主轴壳体的前端，所述端盖本体的前端开设有贯穿于所述端盖本体的内侧的安装腔，所述端盖本体上还开设有连通所述第一气道及所述安装腔的通槽；以及

支撑架，其安装于所述安装腔内，所述第一容纳槽开设于所述支撑架上，且所述支撑架与所述端盖本体之间限定有中间槽，所述支撑架的后侧与所述端盖本体之间限定有连通所述中间槽及所述第一间隙的分配槽，所述第一容纳槽开设于所述支撑架的前端面；

其中，所述通槽、所述中间槽及所述分配槽共同限定形成所述第二气道。

9.根据权利要求8所述的超声波主轴，其特征在于，所述中间槽呈环绕所述旋转轴组件设置的环形状。

10.根据权利要求9所述的超声波主轴，其特征在于，包括若干所述分配槽，若干所述分配槽沿所述中间槽呈周向间隔分布。

11.根据权利要求8所述的超声波主轴，其特征在于，所述支撑架的后端面开设有贯穿其内外两侧的开槽，所述开槽与所述端盖本体之间限定成所述分配槽。

12.根据权利要求7所述的超声波主轴，其特征在于，所述旋转轴组件包括芯轴和套设于所述芯轴外侧的压环，所述压环的外侧面与所述前端盖的内侧面之间留有所述第一间隙。

13.根据权利要求12所述的超声波主轴，其特征在于，所述压环的外侧面具有环形凸台，所述环形凸台设为多个并沿所述压环的轴向分布。

14.根据权利要求12或13所述的超声波主轴，其特征在于，所述主轴壳体的内侧与所述旋转轴组件的外侧之间设有轴承，所述前端盖的后端面设有环绕所述旋转轴组件设置的凸环，所述凸环的后端抵接于所述轴承的外圈，所述压环的后端抵接于所述轴承的内圈。

15.一种超声波加工设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-14中任一项所述的超声波主轴，所述主轴壳体上开设有第一气道，所述前端盖的内侧面与所述旋转轴组件的外侧面之间留有第一间隙，所述前端盖上开设有连通所述第一气道与所述第一间隙的第二气道，所述第二气道的进气口开设于所述前端盖的外侧面上；

超声波刀柄，其包括超声波无线接收装置和刀柄本体，所述刀柄本体后端配合插设于所述安装孔内，所述刀柄本体的外周相对于所述超声波无线发射装置的前侧设有安装座，所述安装座的后端开设有与所述第一容纳槽相对设置且呈环形的第二容纳槽，所述超声波无线接收装置设于所述第二容纳槽内，所述超声波无线接收装置与所述超声波无线发射装置之间留有第二间隙；

端盖板，其安装于所述前端盖的前端并环设于所述超声波无线发射装置的外周；

其中，所述端盖板的内侧面与所述安装座的外侧面之间限定有朝前敞开的第三间隙，且所述第二间隙连通所述第一间隙及所述第三间隙。

16.根据权利要求15所述的超声波加工设备，其特征在于，所述第一容纳槽的径向宽度大于所述第二容纳槽的径向宽度。

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