CN207954351U - 应用于数控加工的hsk类型超声波抛光刀柄结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其包括HSK刀柄、保持套、无线电能发射端、无线电能接收端、安装板、压板和频率为20～70 kHz的高频率超声换能器；高频率超声换能器包括压电陶瓷组件、变幅杆、夹头、压帽和竹制磨头或油石磨头；本实用新型的结构设计巧妙、合理，保持套的下端对称设有两安装臂，有效简化整体结构，体积轻巧，不仅工作稳定性好，还给拆装工序带来方便；且以电磁感应的方式传递超声能量，无需接触；另外，采用竹制磨头或油石磨头，有效利用其韧性材料特性以对被加工材料进行抛光,而且高频率超声换能器采用高频率的，更适用于抛光处理，抛光效果好。

Description

应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构

技术领域

本实用新型涉及超声刀柄技术领域，特别涉及一种应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构。

背景技术

当前一些特殊材料应用越来越广泛，比如玻璃、蓝宝石、碳化硅、复合材料等。这些材料由于机械特性很硬脆，导致采用传统的抛光工艺无法满足这些材料的加工精度的要求。在超声辅助加工中，超声能是加工工艺最为关键的参数，其起到降低切削力等作用。换能器(Transducer)是超声加工中提供超声能量的核心执行机构，其工作原理为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。传统的超声波抛光方法为手持式操作，没有配合机床的高精密运动。由于采用人为的手持操作，其抛光精度不能保证，加工效率也很低。再之，当前超声抛光方式，仅采用超声波单一能量来工作，没有结合其它旋转能量，加工精度、效率、刀具寿命等优势并没有得到全面提升。

传统的超声刀柄均为采用分体式结构设计，进而增加了超声电主轴结构的复杂性，使用范围窄，而且一般都是采用滑环方式来传递超声能量，这种接触式结构会存在：易磨损和主轴转速低等问题等一系列问题使得超声复合加工很难推广于实际生产。另外，其结构也不利于自动换刀，易出现刀柄、卡刀手、刀库等机械结构的干涉，限制了超声加工的进一步应用与推广。

为此，本发明人研发了一种可自动换刀的HSK超声波刀柄结构，专利申请号为“201610928275.0”，其包括HSK刀柄、保持架、无线电能发射端、无线电能接收端、超声换能器和压板，HSK刀柄靠近超声换能器的一端外周面位置上设有卡刀位，且卡刀位处于无线电能接收端的下方位置；但是其结构相对而言还是比较复杂，仍具有改进的空间，比如保持架的结构较为复杂，安装繁琐，同时体积笨重，影响到超声工作稳定性和效率，而且超声换能器的固定结构仍需优化。并且，其也不是很适用于抛光使用。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，结构简单，适用于抛光使用的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：一种应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其包括HSK刀柄、保持套、无线电能发射端、无线电能接收端、安装板、压板和频率为20～70 kHz的高频率超声换能器；电主轴的下端面设有用来安装HSK刀柄的装配位，保持套套设固定在电主轴的下端，保持套的下端对称设有两轴向延伸的安装臂，安装板的两端与安装臂相连接，该安装板的底面中部位置向凹入形成安装位，该安装位上设有与所述装配位相对应的通孔，所述无线电能发射端设置在该通孔的周缘位置；HSK刀柄的上端设有与所述装配位相适配的安装头，该安装头的下方位置径向增大形成与所述无线电能接收端相适配的套接部，该套接部的下方位置径向增大形成能将无线电能接收端定位托住的定位托部，该定位托部的下方位置径向凹入形成换刀卡槽，该换刀卡槽的外周面上设有弧形凸面和水平基面；HSK刀柄的上端穿过通孔设置在装配位上；所述高频率超声换能器包括压电陶瓷组件、变幅杆、夹头、压帽和竹制磨头或油石磨头，变幅杆的下端的端面上设有与所述夹头相适配的锥形腔，变幅杆的下端外周面上设有与所述压帽相适配的外螺纹，夹头设置在该锥形腔中，竹制磨头或油石磨头放置在该夹头的夹口中，压帽拧在外螺纹上并迫使夹头将竹制磨头或油石磨头夹紧；变幅杆的上端径向凸起形成联接部；该变幅杆的上端面中心位置轴向凸起形成安装凸台，该安装凸台的周缘位置轴向凸起形成固定圈，该固定圈的内壁与安装凸台的外壁之间具有间隔，压电陶瓷组件通过螺栓固定在安装凸台上；所述HSK刀柄的下端内按由下至上的顺序依次设有与所述压板相适配的第一凹腔、与联接部相适配的第二凹腔和用来容置压电陶瓷组件的第三凹腔；所述高频率超声换能器的联接部通过压板固定在第二凹腔上；所述无线电能接收端对应无线电能发射端的位置处套设在套接部上，且该无线电能接收端上的连接线穿过线孔并与所述高频率超声换能器相连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述安装板的外形轮廓为方形，其的两端设有圆弧凸起。

作为本实用新型的进一步改进，所述无线电能发射端包括原边保护套及设置在该原边保护套内的原边磁芯，该原边磁芯上卷绕有感应线圈。

作为本实用新型的进一步改进，所述无线电能接收端包括副边保护套及设置在该副边保护套内的副边磁芯，该副边磁芯上卷绕有感应线圈。

作为本实用新型的进一步改进，所述保持套上呈圆心对称设有多个径向锁紧螺丝孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述安装臂的外表面上间隔设有两环形凹槽。

作为本实用新型的进一步改进，所述电主轴的下端设有锥形面。

作为本实用新型的进一步改进，所述螺栓包括双头螺杆和螺母，双头螺杆的一端连接在变幅杆的安装凸台的中心位置处，另一端穿过压电陶瓷组件，并通过螺母锁紧。

作为本实用新型的进一步改进，所述压帽的直径为10～30mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二凹腔的长度大于10mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述HSK刀柄的型号为HSK30、HSK40或HSK50,或其它HSK系列类似的刀柄结构。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的结构设计巧妙、合理，保持套的下端对称设有两安装臂，有效简化整体结构，体积轻巧，不仅工作稳定性好，还给拆装工序带来方便，并使得HSK刀柄与主轴相对独立，给日常使用与更换带来方便；无线电能发射端设置安装板上，以电磁感应的方式传递超声能量，无需与无线电能接收端直接接触，有效解决传统滑环方式所带来的磨损及主轴转速低等问题等一系列问题，进一步提升超声电主轴的工作稳定性，具有高稳定、高转速、高精度、长寿命等优点；换刀卡槽位于无线电能接收端的下方位置，并且设有设有弧形凸面和水平基面，更利于自动换刀，实现刀库的自动更换与放置刀柄，有效避免出现刀柄、卡刀手、刀库等机械结构之间的相互干涉；采用竹制磨头或油石磨头，即采用竹具或油石材料制成的磨头，有效利用其韧性材料特性以对被加工材料进行抛光,而且高频率超声换能器采用高频率的，更适用于抛光处理，抛光效果好。另外所述高频率超声换能器的联接部通过压板固定在第二凹腔上，整体结构紧凑，配合紧密，确保工作精度和稳定性，易于安装和实现。

下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的剖视结构示意图。

图3是本实用新型中变幅杆的结构示意图。

具体实施方式

实施例：见图1至图3，本实用新型提供的一种应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其包括HSK刀柄1、保持套2、无线电能发射端3、无线电能接收端4、安装板5、压板6和频率为20～70kHz的高频率超声换能器7；电主轴8的下端面设有用来安装HSK刀柄1的装配位，保持套2套设固定在电主轴8的下端，保持套2的下端对称设有两轴向延伸的安装臂9，安装板5的两端与安装臂9相连接，设有安装臂98后，有效简化保持套2的结构。体积轻小，在减轻自重的同时，减少超声能量的径向扩散，更能保证超声能量的传递路径，有效提升超声能量传递效率。而且安装臂9的两侧为镂空结构，能清楚实时查看到HSK刀柄1与电主轴87连接结构，使用安全、可靠。高频率超声换能器7采用高频率的，更适用于抛光处理，抛光效果好。

所述安装板5的底面中部位置向凹入形成安装位51，该安装位51上设有与所述装配位相对应的通孔，所述无线电能发射端3设置在该通孔的周缘位置；HSK刀柄1的上端设有与所述装配位相适配的安装头，该安装头的下方位置径向增大形成与所述无线电能接收端4相适配的套接部，该套接部的下方位置径向增大形成能将无线电能接收端4定位托住的定位托部11，该定位托部11的下方位置径向凹入形成换刀卡槽12，该换刀卡槽12的外周面上设有弧形凸面和水平基面；HSK刀柄1的上端穿过通孔设置在装配位上；所述高频率超声换能器7包括压电陶瓷组件71、变幅杆72、夹头73、压帽74和竹制磨头75或油石磨头，变幅杆72的下端的端面上设有与所述夹头73相适配的锥形腔724，变幅杆72的下端外周面上设有与所述压帽74相适配的外螺纹，夹头73设置在该锥形腔724中，竹制磨头75或油石磨头放置在该夹头73的夹口中，压帽74拧在外螺纹上并迫使夹头73将竹制磨头75或油石磨头夹紧；变幅杆72的上端径向凸起形成联接部721；较佳的，所述联接部721朝向所述工具头的一端面内侧位置设有下凹槽，另一端面外侧位置设有上凹槽。即整体横截面轮廓呈Z字形，能较好地与HSK刀柄1相结合，且结合效果好，有效地超声能量的向外传递，从而保证超声能量的传递路径，不仅大大提升超声能量传递效率，而且又能保证电主轴8的旋转性能，进而保证加工效果，具有良好的工作性能。

所述变幅杆72的上端面中心位置轴向凸起形成安装凸台722，该安装凸台722的周缘位置轴向凸起形成固定圈723，该固定圈723的内壁与安装凸台722的外壁之间具有间隔，压电陶瓷组件71通过螺栓固定在安装凸台722上；具体的，所述螺栓包括双头螺杆和螺母，双头螺杆的一端连接在变幅杆72的安装凸台722的中心位置处，另一端穿过压电陶瓷组件71，并通过螺母锁紧。较佳的，所述压电陶瓷组件71包括多块依次叠置，且相并联的压电陶瓷。多块压电陶瓷采用并联方式连接，在保证具有小体积的基础上，有效降低阻抗，耗能低。加设有固定圈723且与安装凸台722之间有间隙，有效切断超声能量的径向扩散路径，进而保证超声能量的传递路径，有效提升超声能量传递效率。

所述HSK刀柄1的下端内按由下至上的顺序依次设有与所述压板6相适配的第一凹腔、与联接部721相适配的第二凹腔和用来容置压电陶瓷组件71的第三凹腔；所述高频率超声换能器7的联接部721通过压板6固定在第二凹腔上；

具体的，所述压板6的外周面上设有外螺纹，第二凹腔的内壁上设有与该外螺纹相适配的内螺丝，该压板6的下表面设有锁孔。通过工具卡入锁孔，然后拧动压板6旋转，使压板6将高频率超声换能器7的联接部721锁紧固定在HSK刀柄1上，整体结构紧凑，配合紧密，有效确保工作精度和稳定性，而且拆装方便，简单。 其它实施例中，也可以采用冷装\热装或焊接等方式将超声换能器固定在第二凹腔上，易于安装和实现.

所述无线电能接收端4对应无线电能发射端3的位置处套设在套接部上，且该无线电能接收端4上的连接线穿过线孔并与所述高频率超声换能器7相连接。

所述安装板5的外形轮廓为方形，其的两端设有圆弧凸起，给与安装臂9的装配带来方便。

所述无线电能发射端3包括原边保护套及设置在该原边保护套内的原边磁芯，该原边磁芯上卷绕有感应线圈。所述无线电能接收端4包括副边保护套及设置在该副边保护套内的副边磁芯，该副边磁芯上卷绕有感应线圈。工作时，该超声波发生器产生高频超声能量并加载到无线电能发射端3，该无线电能发射端3以电磁感应的方式，将超声能量传递到无线电能接收端4，并由该无线电能接收端4加载到高频率超声换能器7上，进而达到无线传输电能的目的，无需接触，有效解决传统滑环方式所带来的磨损及主轴转速低等问题等一系列问题，进而提升电主轴8的工作稳定性，具有高转速、寿命长等优点。

所述保持套2上呈圆心对称设有多个径向锁紧螺丝孔，给悬挂使用带来方便。

所述安装臂9的外表面上间隔设有两环形凹槽。有效简化保持套2的结构，体积轻小，在减轻自重的同时，减少超声能量的径向扩散，更能保证超声能量的传递路径，有效提升超声能量传递效率。

所述电主轴8的下端设有锥形面81，在方便安装保持套2的同时，也能减少超声能量的径向传递，从而保证超声能量的传递路径，提高超声能量传递效率。电主轴8设有径向凸起82，工作平稳性更佳。

较佳的，所述压帽74的直径优选为10～30mm。所述第二凹腔的长度优选大于10mm。

所述HSK刀柄1的型号可以为HSK30、HSK40或HSK50,或其它HSK系列类似的刀柄结构,有效扩大了超声波刀柄的应用领域。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制，采用与其相同或相似的其它超声刀柄，均在本实用新型保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于：其包括HSK刀柄、保持套、无线电能发射端、无线电能接收端、安装板、压板和频率为20～70kHz的高频率超声换能器；电主轴的下端面设有用来安装HSK刀柄的装配位，保持套套设固定在电主轴的下端，保持套的下端对称设有两轴向延伸的安装臂，安装板的两端与安装臂相连接，该安装板的底面中部位置向凹入形成安装位，该安装位上设有与所述装配位相对应的通孔，所述无线电能发射端设置在该通孔的周缘位置；HSK刀柄的上端设有与所述装配位相适配的安装头，该安装头的下方位置径向增大形成与所述无线电能接收端相适配的套接部，该套接部的下方位置径向增大形成能将无线电能接收端定位托住的定位托部，该定位托部的下方位置径向凹入形成换刀卡槽，该换刀卡槽的外周面上设有弧形凸面和水平基面；HSK刀柄的上端穿过通孔设置在装配位上；所述高频率超声换能器包括压电陶瓷组件、变幅杆、夹头、压帽和竹制磨头或油石磨头，变幅杆的下端的端面上设有与所述夹头相适配的锥形腔，变幅杆的下端外周面上设有与所述压帽相适配的外螺纹，夹头设置在该锥形腔中，竹制磨头或油石磨头放置在该夹头的夹口中，压帽拧在外螺纹上并迫使夹头将竹制磨头或油石磨头夹紧；变幅杆的上端径向凸起形成联接部；该变幅杆的上端面中心位置轴向凸起形成安装凸台，该安装凸台的周缘位置轴向凸起形成固定圈，该固定圈的内壁与安装凸台的外壁之间具有间隔，压电陶瓷组件通过螺栓固定在安装凸台上；所述HSK刀柄的下端内按由下至上的顺序依次设有与所述压板相适配的第一凹腔、与联接部相适配的第二凹腔和用来容置压电陶瓷组件的第三凹腔；所述高频率超声换能器的联接部通过压板固定在第二凹腔上；所述无线电能接收端对应无线电能发射端的位置处套设在套接部上，且该无线电能接收端上的连接线穿过线孔并与所述高频率超声换能器相连接。

2.根据权利要求1所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述安装板的外形轮廓为方形，其的两端设有圆弧凸起。

3.根据权利要求1或2所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述无线电能发射端包括原边保护套及设置在该原边保护套内的原边磁芯，该原边磁芯上卷绕有感应线圈。

4.根据权利要求3所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述无线电能接收端包括副边保护套及设置在该副边保护套内的副边磁芯，该副边磁芯上卷绕有感应线圈。

5.根据权利要求1所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述保持套上呈圆心对称设有多个径向锁紧螺丝孔。

6.根据权利要求1所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述安装臂的外表面上间隔设有两环形凹槽。

7.根据权利要求1所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述电主轴的下端设有锥形面。

8.根据权利要求1所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述螺栓包括双头螺杆和螺母，双头螺杆的一端连接在变幅杆的安装凸台的中心位置处，另一端穿过压电陶瓷组件，并通过螺母锁紧。

9.根据权利要求1所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述压帽的直径为10～30mm。

10.根据权利要求1所述的应用于数控加工的HSK类型超声波抛光刀柄结构，其特征在于，所述第二凹腔的长度大于10mm。