CN204800456U - 一种超声波电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超声波电主轴，包括机壳、转子及加工刀具，转子前端设有内藏式装配腔，内藏式装配腔内固定有换能器，转子前端与换能器连接，转子后端伸入机壳后端，机壳后端设有磁共振接收单元及磁共振发射单元，磁共振接收单元固定在转子上并与换能器电连接，磁共振发射单元对应设置在磁共振接收单元后部并与机壳固定连接，磁共振发射单元与磁共振接收单元之间设有间隙。该超声波电主轴利用刀具在轴向高频振动及刀具高速旋转切削工件等多重作用下，减小加工阻力，提高加工效率及加工表面粗糙度，刀具不沾残屑，使用寿命更长，残留加工应力小，适合铝基碳化硅、碳/碳复合材料、陶瓷、蓝宝石、人造水晶、光学玻璃、高温合金等硬脆材料的加工。

Description

一种超声波电主轴

技术领域

本实用新型涉及一种用于加工中心的超声波电主轴。

背景技术

现有的数控加工中心采用了超声能量辅助的方式，结合机床的高速旋转，用于对硬脆材料加工。在超声辅助加工中，超声能是加工工艺最为关键的参数，其起到激发材料的原子能，降低切削力等作用。换能器是超声加工中提供超声能量的核心执行机构，其工作原理是利用压电逆效应将频率电信号转换为高频超声振动，并将超声能传输到加工材料。换能器作为超声能量传递的载体，其工作性能直接影响加工材料的表面精度、加工效率、刀具寿命。为保证材料的加工精度与效率，需要精确控制换能器的超声能量传递与振动模式。

在机床主轴上增加超声波模块，如果换能器的振动特性不得到有效的控制，将会影响到机床的主轴，尤其会影响到主轴的轴承，将对主轴的旋转特性与寿命产生负面作用。

当转子在高速旋转过程中，如何将超声能量通过换能器传递到刀具上，是一件很困难的问题，现有技术中采用外置式(如刀柄方式)或超声波载体直接装在主轴外部的方式，依然存在很多问题，比如：动平衡差、传递距离长、转速低、加工表面光洁度差、进水进灰容易损坏、超声元件寿命有限。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种把超声波与电主轴相结合为复合型整体电主轴、其结构紧凑、能够减小加工阻力、提高加工效率、精度高、延长刀具使用寿命、精确控制超声能量最大功率传递的超声波电主轴。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声波电主轴，包括机壳、设置在机壳内的转子、设置在机壳两端的端盖及固定在转子端部的加工刀具，所述转子前端设置有内藏式装配腔，所述内藏式装配腔内固定有换能器，转子前端与换能器连接，转子的后端伸入机壳后端，机壳后端设置有磁共振接收单元及磁共振发射单元，转子后端分别与磁共振接收单元及磁共振发射单元连接，所述磁共振接收单元固定在转子上，磁共振接收单元与换能器电连接，所述磁共振发射单元对应设置在磁共振接收单元后部并与机壳固定连接，磁共振发射单元与磁共振接收单元之间设有间隙，转子一端连接换能器，另一端连接磁共振接收单元及磁共振发射单元，使电主轴与超声波结构紧凑。

在本实用新型一较佳实施例中，所述转子内设有与内藏式装配腔连通的通孔，磁共振接收单元的连接线穿过通孔与换能器相连接。

在本实用新型一较佳实施例中，所述机壳包括可拆卸连接的前机壳和后机壳，所述转子两端分别伸入前机壳、后机壳内，所述换能器设置在轴的内藏式装配腔内，所述后机壳内设置有后机壳内腔，所述磁共振接收单元和磁共振发射单元设置在后机壳内腔内。所述转子一端通过前轴承组件固定在端盖内，转子中部设置有中间支撑轴承，所述中间支撑轴承通过转子的中部设置在前机壳后部。

在本实用新型一较佳实施例中，所述磁共振接收单元后端设置有轴承组件。

在本实用新型一较佳实施例中，所述后机壳一端设置有超声波电源插座及快插水嘴。

在本实用新型一较佳实施例中，所述磁共振接收单元与磁共振发射单元之间的距离为0.5-2mm。

本实用新型的有益效果是：该超声波电主轴利用刀具在轴向高频振动以及刀具高速旋转切削工件等多重作用下，通过电主轴与换能器的巧妙结合，提高转速、回转精度、刚性和可靠性，可以减小加工阻力，提高加工效率，明显提高加工表面粗糙度，刀具因本身高频振动而不沾残屑，极大延长刀具使用寿命，残留加工应力小，适合铝基碳化硅、碳/碳复合材料、陶瓷、蓝宝石、人造水晶、光学玻璃、半导体材料、硬质合金、不锈钢、高温合金等硬脆材料的加工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的超声波电主轴的一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种超声波电主轴，包括机壳、设置在机壳内的转子3、设置在机壳两端的端盖2及固定在转子3端部的加工刀具4，所述转子3前端设置有内藏式装配腔，所述内藏式装配腔内固定有换能器5，所述机壳包括可拆卸连接的前机壳1和后机壳9，所述转子3两端分别伸入前机壳1、后机壳9内，所述换能器5设置在前机壳1的内藏式装配腔内，所述后机壳9内设置有后机壳内腔，后机壳内腔内设置有磁共振接收单元6及磁共振发射单元7，磁共振接收单元6及磁共振发射单元7上分别设置有轴承，转子3后端分别与磁共振接收单元6及磁共振发射单元7连接，所述磁共振接收单元6固定在转子3上，转子3内设有与内藏式装配腔连通的通孔8，磁共振接收单元6的连接线穿过通孔8与换能器5相连接，所述磁共振发射单元7对应设置在磁共振接收单元6一侧并与后机壳9固定连接，磁共振发射单元7与磁共振接收单元6之间距离为0.5-2mm，所述转子3一端通过前轴承组件12固定在端盖2内，转子3中部设置有中间支撑轴承，中间支撑轴承通过转子的中部设置在前机壳1后部，所述磁共振接收单元6后端设置有轴承组件，所述后机壳9一端设置有超声波电源插座14及快插水嘴11。

超声波电源通过超声波电源插座14与磁共振发射单元7连接，磁共振接收单元6通过连线与换能器5连接。轴伸端通过ER11螺帽与弹性筒夹10夹紧加工刀具4。当超声波电源通电，电机通电高速旋转，磁共振接收单元6随转子3的转动而转动，通过电磁感应，即使在转子3在各种不同的高速旋转中都能将电能量有效地传递给换能器5，实现了换能器5的驱动，从而输出高频超声波到加工刀具4。

与现有技术相比，该超声波电主轴利用刀具在轴向高频振动以及刀具高速旋转切削工件等多重作用下，通过电主轴与换能器5的巧妙结合，提高转速、回转精度、刚性和可靠性，可以减小加工阻力，提高加工效率，明显提高加工表面粗糙度，刀具因本身高频振动而不沾残屑，极大延长刀具使用寿命，残留加工应力小，适合铝基碳化硅、碳/碳复合材料、陶瓷、蓝宝石、人造水晶、光学玻璃、半导体材料、硬质合金、不锈钢、高温合金等硬脆材料的加工。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种超声波电主轴，包括机壳、设置在机壳内的转子、设置在机壳两端的端盖及固定在转子端部的加工刀具，其特征在于：所述转子前端设置有内藏式装配腔，所述内藏式装配腔内固定有换能器，转子前端与换能器连接，转子的后端伸入机壳后端，机壳后端设置有磁共振接收单元及磁共振发射单元，转子后端分别与磁共振接收单元及磁共振发射单元连接，所述磁共振接收单元固定在转子上，磁共振接收单元与换能器电连接，所述磁共振发射单元对应设置在磁共振接收单元后部并与机壳固定连接，磁共振发射单元与磁共振接收单元之间设有间隙。

2.如权利要求1所述的超声波电主轴，其特征在于：所述转子内设有与内藏式装配腔连通的通孔，磁共振接收单元的连接线穿过通孔与换能器相连接。

3.如权利要求1所述的超声波电主轴，其特征在于：所述机壳包括可拆卸连接的前机壳和后机壳，所述转子两端分别伸入前机壳、后机壳内，所述换能器设置在轴的内藏式装配腔内，所述后机壳内设置有后机壳内腔，所述磁共振接收单元和磁共振发射单元设置在后机壳内腔内。

4.如权利要求3所述的超声波电主轴，其特征在于：所述转子一端通过前轴承组件固定在端盖内，转子中部设置有中间支撑轴承，所述中间支撑轴承通过转子的中部设置在前机壳后部。

5.如权利要求3所述的超声波电主轴，其特征在于：所述磁共振接收单元后端设置有轴承组件。

6.如权利要求3所述的超声波电主轴，其特征在于：所述后机壳一端设置有超声波电源插座及快插水嘴。

7.如权利要求1所述的超声波电主轴，其特征在于：所述磁共振接收单元与磁共振发射单元之间的距离为0.5-2mm。