CN207887892U - 一种具有超声空化功能的主轴单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及精密机加领域，公开了一种具有超声空化功能的主轴单元，包括外壳、主轴、驱动装置与超声振子，主轴转动连接在外壳的内部，并可在驱动装置的驱动下转动，主轴上设有沿自身轴向贯通的第一流道，超声振子与主轴连接，超声振子上设有沿主轴轴向贯通的第二流道，第一流道与第二流道连通以形成冷却液流道。本实用新型中冷却液流经超声振子的中心流道，受超声振动的作用而产生空化，与普通冷却液相比，空化的冷却液具有更强的冲击力，在切削区域渗透得更充分，润滑、散热、排屑的效果更好。在加工高硬度材料时，能有效地减少刀具的损耗，对于铝合金和不锈钢等材料，可以有效抑制积屑瘤形成，有助于提高加工表面质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及精密机加领域，尤其是涉及一种主轴单元。
背景技术
刀具对工件进行加工的过程中会产生大量的热量，需要采取散热措施排除热量、控制温升，目前常用的散热手段是向刀具与工件的接触部位喷洒冷却液，一方面利用冷却液及时带走热量，起到散热冷却、润滑与防锈的作用，另一方面还可以对工件进行冲刷与清洗，减少切屑的残留。对于难加工的材料而言，在加工过程中会产生高温和高应力，切屑残留现象严重，从而严重影响刀具的使用寿命以及工件的表面质量，同时也制约着加工效率的提升。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种具有超声空化功能的主轴单元，用于解决现有技术加工难加工材料时切削热量大、容易粘屑、刀具易磨损、加工表面质量差等问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有超声空化功能的主轴单元，包括外壳、主轴、驱动装置与超声振子，主轴转动连接在外壳的内部，并可在驱动装置的驱动下转动，主轴上设有沿自身轴向贯通的第一流道，超声振子与主轴连接，超声振子上设有沿主轴轴向贯通的第二流道，第一流道与第二流道连通以形成冷却液流道。
作为上述方案的进一步改进方式，主轴的内部设有与第一流道连通且直径大于第一流道的安装孔，超声振子固定在安装孔内部。
作为上述方案的进一步改进方式，安装孔位于主轴靠近第一流道的出口的一端。
作为上述方案的进一步改进方式，第一流道与第二流道的直径相等。
作为上述方案的进一步改进方式，主轴为电主轴，驱动装置包括固定安装在外壳上的定子，以及固定安装在主轴上的转子。
作为上述方案的进一步改进方式，还包括冷却套，冷却套设置在定子与外壳之间，以及超声振子与外壳之间。
作为上述方案的进一步改进方式，还包括旋转接头，旋转接头安装在外壳上，并与冷却液流道的入口连通，外壳的内部设置有储液腔，旋转接头与冷却液流道的连接部位位于储液腔内。
作为上述方案的进一步改进方式，外壳的壳壁内设有空气流道，外壳在对应冷却液流道的出口的一端设置有通孔，空气流道在通孔的孔壁上形成空气出口。
作为上述方案的进一步改进方式，还包括安装在主轴上的刀具，刀具的内部设有沿主轴轴向贯通的第三流道，第三流道与冷却液流道连通。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型中冷却液流经超声振子的中心流道，经由刀具中心供给，供给更充分，冷却效率更高。冷却液受超声振动的作用而产生空化，与普通冷却液相比，空化的冷却液具有更强的冲击力，在切削区域渗透得更充分，润滑、散热、排屑的效果更好。在加工高硬度材料时，能有效地减少刀具的损耗，对于铝合金和不锈钢等材料，可以有效抑制积屑瘤形成，即空化后的冷却液对工件有良好的清洗作用，能有效地去除工件表面粘积的颗粒物、有机物等，有助于提高加工表面质量。
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是本实用新型一个实施例的剖面示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1，示出了本实用新型一个实施例的剖面示意图。如图所示，主轴单元的主要结构包括外壳100、主轴200、驱动装置300与超声振子400，此外，主轴单元还包括有旋转接头500、冷却套600与轴承700等。
外壳100优选为圆筒状结构，其内部腔体的上端分隔出一储液腔101。主轴200沿外壳100的轴向安装在外壳100内部，具体的，在靠近主轴200的上端与下端的位置均设置有轴承700，依靠上述轴承700，主轴200可以相对外壳100绕自身轴心转动。
驱动装置用于驱动主轴200旋转，在本实施例中，驱动装置优选包括固定在外壳100内壁之上的定子310，以及固定在主轴200外壁之上的转子320，外接电源时，转子320可以相对定子310转动，进而带动主轴200转动。
主轴200的内部，具体是在其中心，设有沿自身轴向贯通的第一流道201。超声振子400的内部，具体也是在其中心，设有沿主轴200轴向贯通的第二流道401，第一流道201与第二流道401相互连通，从而形成冷却液流道。本实用新型中的冷却液供给方式属于内通液式，具有较高的冷却效率。同时，本实用新型中冷却液流经超声振子400的中心流道，受超声振动的作用而产生空化，与普通冷却液相比，空化的冷却液具有更强的冲击力，在切削区域渗透得更充分，润滑、散热、排屑的效果更好。在加工高硬度材料时，能有效地减少刀具的损耗，对于铝合金和不锈钢等材料，可以有效抑制积屑瘤形成，空化后的冷却液对工件有良好的清洗作用，能有效地去除工件表面粘积的颗粒物、有机物等。
优选的，第一流道201与第二流道401的直径基本相等，冷却液在其中流动时流速变化平缓，可以减少因截面半径突变而造成的压力损失和冲击，降低对主轴200的不利影响。
本实用新型中主轴200与超声振子400之间的连接方式优选如图中所示，主轴200在靠近第一流道201的出口的一端设置有安装孔202，安装孔202与第一流道201连通，且其直径大于第一流道201的直径，超声振子400通过法兰固定安装在主轴200的下端面上，超声振子400的上端位于安装孔202内，下端从安装孔202内伸出，即第一流道201的入口为冷却液流道的入口，第二流道401的出口为冷却液流道的出口。
由于主轴200需要旋转，为实现主轴200与供给冷却液的管道(未示出)之间的连接，本实用新型还设置有旋转接头500，旋转接头500具体安装外壳100的顶端，其一端用于与未示出的管道连通，另一端与主轴200内的第一流道201连通，如此可以避免管道对主轴200的旋转造成阻碍。旋转接头可以采用公知技术，在此不做详述。优选地，旋转接头500与第一流道201的连接部位位于上述的储液腔101，用于回收可能溢出的冷却液。
本实用新型还设有冷却套600，冷却套600设置在定子310与外壳100之间，以及超声振子400与外壳100之间，用于及时带走驱动装置与超声振子工作时产生的热量。冷却套600的工作方式为：冷却套的外壁分布有若干螺旋状流道，向流道内注入散热介质以进行散热。
外壳100的壳壁内设有空气流道102，空气流道102大致沿主轴200的轴向设置，其顶端在外壳100的顶端形成进气口103，底端在对应冷却液流道的出口处(具体是在外壳100的底端通孔的孔壁上)形成空气出口104，向空气流道102通入压缩空气便可以形成有效的密封，防止粉尘、切屑、油液等杂质从外壳100底部的通孔进入主轴单元内部，同时也有助于散热。
此外，本实用新型优选还包括安装在主轴200上的刀具800，刀具800的内部设有沿主轴200轴向贯通的第三流道801，第三流道801与冷却液流道连通，且第三流道801的直径小于冷却液流道的直径，冷却液流经第三流道801时加速喷出。
以上是对本实用新型的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，包括外壳、主轴、驱动装置与超声振子，所述主轴转动连接在所述外壳的内部，并可在所述驱动装置的驱动下转动，所述主轴上设有沿自身轴向贯通的第一流道，所述超声振子与所述主轴连接，所述超声振子上设有沿所述主轴轴向贯通的第二流道，所述第一流道与第二流道连通以形成冷却液流道。
2.根据权利要求1所述的具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，所述主轴的内部设有与所述第一流道连通且直径大于所述第一流道的安装孔，所述超声振子固定在所述安装孔内部。
3.根据权利要求2所述的具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，所述安装孔位于所述主轴靠近所述第一流道的出口的一端。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，所述第一流道与第二流道的直径相等。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，所述驱动装置包括固定安装在所述外壳上的定子，以及固定安装在所述主轴上的转子。
6.根据权利要求5所述的具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，还包括冷却套，所述冷却套设置在所述定子与所述外壳之间，以及所述超声振子与所述外壳之间。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，还包括旋转接头，所述旋转接头安装在所述外壳上，并与所述冷却液流道的入口连通，所述外壳的内部设置有储液腔，所述旋转接头与所述冷却液流道的连接部位位于所述储液腔内。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，所述外壳的壳壁内设有空气流道，所述外壳在对应所述冷却液流道的出口的一端设置有通孔，所述空气流道在所述通孔的孔壁上形成空气出口。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的具有超声空化功能的主轴单元，其特征在于，还包括安装在所述主轴上的刀具，所述刀具的内部设有沿所述主轴轴向贯通的第三流道，所述第三流道与所述冷却液流道连通。
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|---|---|---|---|---|
| CN113770801A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-12-10 | 一拖(洛阳)柴油机有限公司 | 一种专用镗床镗头的双通道气动润滑及冷却装置 |
| CN114193162A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-03-18 | 江苏智禾智能装备有限公司 | 一种加工中心电主轴及加工中心 |
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