CN204524284U - 一种脆硬材料超精密加工用气浮超声旋转钻铣轴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于机械加工技术领域，涉及气浮主轴和超声波加工技术，具体地说是一种脆硬材料超精密加工用气浮超声波钻铣轴，它公开了应用气浮主轴和超声波加工技术对脆硬材料进行超精密钻铣加工的设备组件，它改变了以研磨为主的脆硬材料的传统加工工艺，有效提高了加工速度，且摆脱了对工人操作经验的依赖，有利于自动化生产。
Description
技术领域
本实用新型属于机械加工技术领域，涉及气浮主轴和超声波加工技术，具体地说是一种脆硬材料超精密加工用气浮超声波钻铣轴，用于各种脆硬材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的钻孔、切割、开槽、套料及面型加工等方面。
背景技术
由于脆硬材料的优异性能，被广泛应用于现代高技术行业的诸多领域。采用脆性材料的器件表面质量和精度要求很高，因此需对其进行超精密加工。目前对脆硬材料的超精密加工，普遍采用的是研磨抛光的方法，这种方法速度很慢，且依赖于操作工人的经验，对工人的要求很高，制约了产品的自动化生产。
随着现代机械加工技术的发展，气浮主轴已可以提供满足超精密加工所需的径向和轴向旋转精度，且其稳定的轴承硬度，能够确保所加工的脆硬材料表面以下部分的破损程度最小。同时，超声波加工技术以其对工件的作用力小、热影响小和工具的硬度可以低于工件材料等特点，在脆硬材料加工方面有其独特优势。
目前，气浮主轴和超声波加工技术在脆硬材料的加工中都有所应用，但气浮主轴的应用还仅停留在替换原有各种研磨设备主轴的层次上，依然存在速度慢和依赖工人经验的问题，而超声波加工设备的精度仍然停留在精密机械加工的水平，达不到脆硬材料器件通常所需的光学级要求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本实用新型提出一种应用于脆硬材料超精密加工的，采用气浮主轴和超声波加工技术相结合的，可旋转钻铣加工的主轴。该主轴可与钻床、铣床、数控机床、加工中心等旋转机床设备结合实现对脆硬材料的超精密加工，加工精度可达到成像光学级，同时提高了加工速度，且摆脱了对工人经验的依赖，便于产品的自动化生产。
本实用新型的技术解决方案是包括有驱动电机（1），气浮主轴（2），旋转导电环（3），电源导线（4），超声波换能与变幅组件（5），锁紧组件（6），钻铣刀具（7），其特征在于所述气浮主轴（2）的旋转轴前端连接超声波换能与变幅组件（5）。所述锁紧组件（6）固定连接到超声波换能与变幅组件（5）的变幅杆上，用于锁紧钻铣刀具（7）。所述旋转导电环（3）的内环固定在气浮主轴（2）的旋转轴上，外环通过销轴与拨叉软连接到气浮主轴（2）的外壳上，通过电源导线（4）与超声波换能与变幅组件（5）连接供电。所述气浮主轴（2）的后端连接有驱动电机（1）。
所述旋转导电环3的作用是将超声波发生器输出的电能传递给旋转状态的超声波换能器，由换能器将电信号转换为机械振动。
本实用新型的工作原理是：驱动电机带动气浮主轴旋转，再由气浮主轴旋转轴带动旋转导电环内环、超声波换能与变幅组件、锁紧组件和钻铣刀具实现旋转加工。其中气浮主轴用来保证径向和轴向旋转精度；超声波换能与变幅组件通过产生小幅的高频振动，传导到刀具上产生高频的捶击作用，消除或降低刀具与工件间的挤压作用力，避免主轴因挤压作用力产生径向偏差，同时还能降低对钻铣刀具硬度的要求；旋转导电环用来保证超声波换能与变幅组件在旋转状态也能通电工作；锁紧组件起便捷更换刀具并固定的作用。
通过上述公开内容，本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的脆硬材料超精密加工用气浮超声旋转钻铣轴，利用气浮主轴与超声波加工技术，有效的解决了脆硬材料加工过程中的边角破裂的问题，可使脆硬材料加工设备的精度提升到0. 1μm以内，表面粗糙度可达到0.012μm，改变了以研磨为主的传统加工工艺，有效提高了加工速度，且摆脱了对工人操作经验的依赖，有利于自动化生产。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，1、驱动电机，2、气浮主轴，3、旋转导电环，4、电源导线，5、超声波换能与变幅组件，6、锁紧组件，7、钻铣刀具。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。
如图所示，本实用新型所述的脆硬材料超精密加工用气浮超声旋转钻铣轴包含驱动电机1和气浮主轴2，为使气浮主轴2不受驱动电机1的振动影响，将两者分别固定在机床上，其间采用软性材料相互连接。气浮主轴2上设置一对通气孔和一对通水降温孔，便于通气使主轴悬浮起来和用水降低主轴的温度，气浮主轴2采用法兰盘固定的方式和机床连接。
本实用新型采用将超声波换能与变幅组件5、锁紧组件6和钻铣刀具7都随气浮主轴2的旋转轴转动的方式来实现旋转加工，这种方式使超声波换能与变幅组件5不能用常用的直接方式供电，故添加旋转导电环3来给超声波换能与变幅组件5供电；旋转导电环3的内环与气浮主轴2的旋转轴用螺钉固定在一起，外环与气浮主轴2的外壳采用拨叉的方式使外环不随内环一起转动，但又在轴向处于自由状态，避免硬性连接破坏导电环；旋转导电环3通过电源导线4给超声波换能与变幅组件5供电。
本实用新型采用方便更换刀具的锁紧组件6来固定钻铣刀具7，便于根据需要更换合适的刀具进行加工，锁紧组件6采用螺纹固定连接的方式连接到超声波换能与变幅组件5的变幅杆上，便于保证超时振动的传导。
Claims (3)
1.一种脆硬材料超精密加工用气浮超声旋转钻铣轴，包括有驱动电机（1），气浮主轴（2），旋转导电环（3），电源导线（4），超声波换能与变幅组件（5），锁紧组件（6），钻铣刀具（7），其特征在于所述气浮主轴（2）的旋转轴前端连接超声波换能与变幅组件（5）；所述锁紧组件（6）固定连接到超声波换能与变幅组件（5）的变幅杆上，用于锁紧钻铣刀具（7）；所述旋转导电环（3）的内环固定在气浮主轴（2）的旋转轴上，外环通过销轴与拨叉软连接到气浮主轴（2）的外壳上，通过电源导线（4）与超声波换能与变幅组件（5）连接供电；所述气浮主轴（2）的后端连接有驱动电机（1）。
2.根据权利要求1所述的一种脆硬材料超精密加工用气浮超声旋转钻铣轴，其特征在于所述旋转导电环（3）的作用是将超声波发生器输出的电能传递给旋转状态的超声波换能器。
3.根据权利要求1所述的一种脆硬材料超精密加工用气浮超声旋转钻铣轴，其特征在于所述气浮主轴（2）是由驱动电机（1）驱动的电主轴。
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| CN106041129A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-26 | 东莞市优超精密技术有限公司 | 中空出水超声波电主轴 |
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| CN114161174A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-11 | 湖南大学 | 一种高速超精密气浮式气驱超声主轴 |
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