CN208147048U - 旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置，转轴为空心转轴，变幅杆穿装在转轴内，变幅杆上设置有连接法兰，连接法兰上设置有定位销孔及连接螺栓孔，连接法兰通过穿过定位销孔的定位销与转轴端面定位，通过穿过连接螺栓孔的螺栓与转轴端面紧固连接，变幅杆的位于转轴内的一端连接有换能器，变幅杆的位于转轴外的一端连接刀具，连接法兰的与转轴端面贴合的一面为定位面，定位面设置在超声振动波形的轴向0点位置，连接法兰上的定位销孔及连接螺栓孔位于同一个分度圆上，该分度圆设置在超声振动波形的径向0点位置。消除法兰轴向振动及径向振动，使法兰处于不振动状态，防止超声振动传递给转轴，保证转轴旋转精度，保证转轴使用寿命。

Description

旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置

技术领域：

本实用新型属于超声加工制造技术领域，具体涉及一种旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置。

背景技术：

在工业生产中，随着工业产品的升级陶瓷、碳纤维复合材料、高硬度钢材以及光学玻璃得到广泛应用，这使得针对此类材料的加工需求不断增加；而这些材料属于典型的难加工材料，采用传统机械加工方法例如铣削、钻削、磨削以及镗削等进行加工时，工件表面常出现崩边、凹坑以及微裂纹等缺陷，造成无法满足使用要求；而旋转超声辅助加工是在传统加工方法的基础上对刀具施加高频振动，利用高频振动的冲击效应和瞬时切削效应来实现刀具对工件材料的延性去除，旋转超声加工能够减少加工阻力，提高加工精度，降低表面粗糙度，同时，可以使得刀具与工件切削死区被打开，切削液可以对工件和刀具进行冷却、润滑，极大延长刀具使用寿命，适合强化玻璃、半导体等零件加工以及石英、 氧化铝等硬脆材料的加工。

但是，现有的旋转超声加工设备，转轴带动刀具及超声变幅杆及换能器旋转，同时换能器及变幅杆还要向刀具提供超声振动，这就要求超声变幅杆与转轴连接，这就导致超声振动不可避免的传递到转轴上，影响转轴旋转精度，为避免超声振动传递到转轴上，目前技术人员将变幅杆与转轴连接的连接法兰设置在超声振动波形的纵向振动节点处，如图1所示，超声振动波形的零点位置振幅为0，因此，在此位置没有振动，即法兰不振动，但是，该零点位置为一个点，而法兰不可避免的具有一定的厚度，如将法兰的中线位置对应超声振动波形的0点位置，则法兰中线两侧必然会有振动，而且，超声波刀具的高频振动不仅仅是轴向振动，在其径向仍有微小振动，即使做到法兰轴向不振动，其径向也会有振动，而法兰的径向振动，会使法兰与转轴的接触面发生径向摩擦，产生热量，影响转轴旋转精度及使用寿命，严重时会将法兰与主轴的连接螺栓振断，尤其是在主轴超高速旋转时，存在一定的安全隐患。

实用新型内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本实用新型提供了一种旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置，它是在变幅杆与转轴连接时，法兰的与转轴端面接触的一面设计成定位面，该定位面位于变幅杆的超声振动波形的轴向0点位置，同时在法兰上设置定位销孔及连接螺栓孔，定位销孔与连接螺栓孔的分度圆位于超声振动波形的径向0点位置，从而消除法兰的轴向振动及径向振动，使法兰处于不振动状态，防止超声振动传递给转轴，保证转轴旋转精度，保证转轴使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置，其中：包括转轴、变幅杆、连接法兰及换能器，所述的转轴为空心转轴，变幅杆穿装在转轴内，所述的变幅杆上设置有连接法兰，连接法兰上设置有定位销孔及连接螺栓孔，所述的连接法兰通过穿过定位销孔的定位销与转轴端面定位，通过穿过连接螺栓孔的螺栓与转轴端面紧固连接，所述的变幅杆的位于转轴内的一端连接有换能器，所述的变幅杆的位于转轴外的一端连接刀具，所述的连接法兰的与转轴端面相对的一面设置有环形凸台，所述的环形凸台与转轴贴合的一面为定位面，定位面设置在超声振动波形的轴向0点位置，所述的定位销孔及连接螺栓孔均匀分布在环形凸台上，所述的定位销孔及连接螺栓孔位于同一分度圆上，该分度圆位于环形凸台的中间位置，且该分度圆设置在超声振动波形的径向0点位置。

进一步，所述的换能器为设置在变幅杆上端的多组压电陶瓷。

进一步，所述的变幅杆的外圆周面为圆柱面；或为圆锥面；或为指数曲线面；或为悬链曲线面；或为抛物线面；或为高斯曲线面。

进一步，所述的变幅杆的与刀具连接的一端设置有锥形孔，与锥形孔对应的变幅杆的外壁上设置有外螺纹，所述的变幅杆与刀具通过锁紧装置连接，所述的锁紧装置为弹簧卡头，所述的刀具的刀杆穿入锥形孔内，所述的弹簧卡头的卡爪部穿入刀杆与锥形孔之间，所述的弹簧卡头的螺母部与变幅杆螺纹连接，螺母部使弹簧卡头的卡爪部在锥形孔内产生弹性变形将刀具的刀杆抱紧。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型是在变幅杆与转轴连接时，法兰的与转轴端面接触的一面设计成定位面，该定位面位于变幅杆的超声振动波形的轴向0点位置，同时在法兰上设置定位销孔及连接螺栓孔，定位销孔与连接螺栓孔的分度圆位于超声振动波形的径向0点位置，从而消除法兰的轴向振动及径向振动，使法兰处于不振动状态，防止超声振动传递给转轴，保证转轴旋转精度，保证转轴使用寿命。

附图说明：

图1为超声振动波形示意图。

图2为本实用新型的结构示意图；

转轴1；变幅杆2；连接法兰3；换能器4；定位面5；定位销6；弹簧卡头7；刀具8；环形凸台10。

图3为本实用新型的变幅杆的结构示意图；

变幅杆2；连接法兰3；定位面5；定位销孔31；连接螺栓孔32。

图4为本实用新型图3的仰视结构示意图；

连接法兰3；分度圆9；定位销孔31；连接螺栓孔32。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图2、图3、图4所示，一种旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置，包括转轴1、变幅杆2、连接法兰3及换能器4，所述的转轴1为空心转轴1，变幅杆2穿装在转轴1内，所述的变幅杆2上设置有连接法兰3，连接法兰3上设置有定位销孔31及连接螺栓孔32，所述的连接法兰3通过穿过定位销孔31的定位销6与转轴1端面定位，通过穿过连接螺栓孔32的螺栓与转轴1端面紧固连接，所述的变幅杆2的位于转轴1内的一端连接有换能器4，换能器4为设置在变幅杆2上端的多组压电陶瓷，所述的变幅杆2的位于转轴1外的一端连接刀具8，所述的连接法兰3的与转轴1端面相对的一面设置有环形凸台10，所述的环形凸台10与转轴1贴合的一面为定位面5，定位面5设置在超声振动波形的轴向0点位置，所述的定位销孔31及连接螺栓孔32均匀分布在环形凸台10上，所述的定位销孔31及连接螺栓孔32位于同一分度圆9上，该分度圆9位于环形凸台10的中间位置，且该分度圆9设置在超声振动波形的径向0点位置。所述的变幅杆2的外圆周面为圆柱面，变幅杆2的与刀具8连接的一端设置有锥形孔，与锥形孔对应的变幅杆2的外壁上设置有外螺纹，所述的变幅杆2与刀具8通过锁紧装置连接，所述的锁紧装置为弹簧卡头7，所述的刀具8的刀杆穿入锥形孔内，所述的弹簧卡头7的卡爪部穿入刀杆与锥形孔之间，所述的弹簧卡头7的螺母部与变幅杆2螺纹连接，螺母部使弹簧卡头7的卡爪部在锥形孔内产生弹性变形将刀具8的刀杆抱紧。

使用时，将换能器4与超声波发生器连接，将转轴1与转动元器件连接，转轴1携带变幅杆2、换能器4及刀具8转动，超声波发生器将超声波以电流形式传递给换能器4，换能器4将其转化为振动，在旋转及振动的共同作用下，刀具8对工件进行加工。由于连接法兰3上的环形凸台10与转轴1端面贴合的一面为定位面5，且该定位面5位于超声振动波形的轴向0点位置，且连接法兰3的定位销孔31及连接螺栓孔32所在的分度圆9位于超声振动波形的径向0点位置，则连接法兰3处于不振动状态，超声振动不会通过连接法兰3传递到转轴1上。

要说明的是，以上所述实施例是对本实用新型技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本实用新型技术方案的思路和范围，均应包含在本实用新型所要求的权利范围之内。

Claims (4)

1.一种旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置，其特征在于：包括转轴（1）、变幅杆（2）、连接法兰（3）及换能器（4），所述的转轴（1）为空心转轴，变幅杆（2）穿装在转轴（1）内，所述的变幅杆（2）上设置有连接法兰（3），连接法兰（3）上设置有定位销孔（31）及连接螺栓孔（32），所述的连接法兰（3）通过穿过定位销孔（31）的定位销（6）与转轴（1）端面定位，通过穿过连接螺栓孔（32）的螺栓与转轴（1）端面紧固连接，所述的变幅杆（2）的位于转轴（1）内的一端连接有换能器（4），所述的变幅杆（2）的位于转轴（1）外的一端连接刀具（8），所述的连接法兰（3）的与转轴（1）端面相对的一面设置有环形凸台（10），所述的环形凸台（10）与转轴（1）贴合的一面为定位面（5），定位面（5）设置在超声振动波形的轴向0点位置，所述的定位销孔（31）及连接螺栓孔（32）均匀分布在环形凸台（10）上，所述的定位销孔（31）及连接螺栓孔（32）位于同一分度圆（9）上，该分度圆（9）位于环形凸台（10）的中间位置，且该分度圆（9）设置在超声振动波形的径向0点位置。

2.根据权利要求1所述的旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置，其特征在于：所述的换能器（4）为设置在变幅杆（2）上端的多组压电陶瓷。

3.根据权利要求1所述的旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置，其特征在于：所述的变幅杆（2）的外圆周面为圆柱面；或为圆锥面；或为指数曲线面；或为悬链曲线面；或为抛物线面；或为高斯曲线面。

4.根据权利要求1所述的旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置，其特征在于：所述的变幅杆（2）的与刀具（8）连接的一端设置有锥形孔，与锥形孔对应的变幅杆（2）的外壁上设置有外螺纹，所述的变幅杆（2）与刀具（8）通过锁紧装置连接，所述的锁紧装置为弹簧卡头（7），所述的刀具（8）的刀杆穿入锥形孔内，所述的弹簧卡头（7）的卡爪部穿入刀杆与锥形孔之间，所述的弹簧卡头（7）的螺母部与变幅杆（2）螺纹连接，螺母部使弹簧卡头（7）的卡爪部在锥形孔内产生弹性变形将刀具（8）的刀杆抱紧。