CN213944933U - 一种超声波刀柄 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波刀柄，包括刀柄外壳、固定法兰和超声换能器，其中所述刀柄外壳的第一端设有空腔，第二端设有与机床主轴连接的接口，所述超声换能器螺纹连接在所述固定法兰上，所述固定法兰螺纹连接在所述刀柄外壳的第一端端口的内壁处以使得所述超声换能器安装在所述空腔内。本实用新型提出的超声波刀柄，其中的超声换能器固定位置可调节，使得换能器固定法兰位置通过调节而位于超声波传递的波节处，避免对主轴转动的影响以及对机床主轴轴承等关键核心部件造成损坏。

Description

一种超声波刀柄

技术领域

本实用新型涉及一种超声波刀柄。

背景技术

在超声换能器的设计中，换能器固定法兰的位置应位于振幅为零的波节处，确保换能器上的振动不会传播上超声刀柄外壳上，一旦超声波振动经由刀柄向连接于其后的机床主轴传递，不但会影响主轴的转动，还会对机床主轴轴承等关键核心部件造成损坏。因此，确保换能器固定法兰位置是非常重要的。但是由于实际应用中的零件存在空腔及不规则形状等，理论计算公式无法准确计算出实际换能器上的波节位置，从而导致通常情况下超声波刀柄中的换能器固定法兰无法准确地置于振幅为零的波节处，使得不仅影响主轴的转动，还对机床主轴轴承等关键核心部件造成损坏。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种超声波刀柄，其中的超声换能器固定位置可调节，使得换能器固定法兰位置通过调节而位于超声波传递的波节处，避免对主轴转动的影响以及对机床主轴轴承等关键核心部件造成损坏。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种超声波刀柄，包括刀柄外壳、固定法兰和超声换能器，其中所述刀柄外壳的第一端设有空腔，第二端设有与机床主轴连接的接口，所述超声换能器螺纹连接在所述固定法兰上，所述固定法兰螺纹连接在所述刀柄外壳的第一端端口的内壁处以使得所述超声换能器安装在所述空腔内。

优选地，所述空腔的内壁处从第一端口沿轴向向内依次设有第一内螺纹和限位槽，所述第一内螺纹用于与所述固定法兰螺纹连接，所述限位槽的大径大于所述第一内螺纹的大径。

优选地，所述固定法兰为两端开口的中空筒状结构，且沿着轴向方向分别设有螺纹部和限位部，所述螺纹部处设有与所述超声换能器固定连接的第二内螺纹以及与所述第一内螺纹固定连接的第一外螺纹，所述限位部与所述限位槽相对应设置以使得所述固定法兰的端部能够限位在所述限位槽的位置处。

优选地，所述限位部的外径小于所述第一外螺纹的小径且大于所述限位槽的小径。

优选地，所述第一内螺纹的轴向长度大于或等于所述第一外螺纹的轴向长度。

优选地，在所述固定法兰的两端面上共设有至少一个环形凹槽，所述环形凹槽的深度方向沿轴向设置。

优选地，所述环形凹槽的深度大于所述螺纹部的轴向长度的一半。

优选地，所述第二内螺纹和所述第一外螺纹的螺纹方向相反。

优选地，所述刀柄外壳设有空腔的位置处为中空圆筒状，且在所述空腔处对应的侧壁上设有对称设置的至少两个贯穿孔。

优选地，所述贯穿孔的沿所述中空圆筒状的圆弧方向的弧度为30°～90°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的超声波刀柄，其中超声换能器与固定法兰通过螺纹配合连接，使得超声换能器的轴向方向的位置可调节，进一步可以通过测试来使得固定法兰位置位于超声波传递的波节处，避免超声振动由刀柄外壳传递至机床主轴上，减少超声波能量的损失。

在进一步的方案中，固定法兰的内外螺纹方向相反，使得调节超声换能器的位置时，可使固定法兰与刀柄外壳的螺纹锁得更紧，加强可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的超声波刀柄的结构示意图；

图2是图1中的刀柄壳体的结构示意图；

图3是图1中的刀柄壳体的内部结构示意图；

图4是图1中的固定法兰的剖面示意图；

图5是图1中的超声换能器的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二的超声波刀柄的结构示意图；

图7是图6中的固定法兰的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，本实用新型实施例一公开了一种超声换能器固定位置可调的超声波刀柄，包括刀柄外壳1、固定法兰2和超声换能器3，结合图3，刀柄外壳的第一端设有空腔104，超声换能器3螺纹连接在固定法兰2上，固定法兰2螺纹连接在刀柄外壳1的第一端端口的内壁处以使得超声换能器3安装在空腔104内。

结合图2和图3，刀柄外壳1的第一端为圆筒状，圆筒的侧壁上设有2个对称设置的贯穿孔103，贯穿孔103的弧度30°～90°，例如60°、90°，作为超声换能器3的出线孔，通过将贯穿孔对称设置，避免刀柄高速旋转时产生跳动和径向偏差；圆筒状内部设有安装超声换能器的空腔104，空腔104的开口端设有与固定法兰2配合的内螺纹101和限位槽102，其中内螺纹101设置在刀柄外壳1的第一端的端口位置处，限位槽102设置在内螺纹101以内，限位槽102的大径大于内螺纹101的大径。刀柄外壳1的第二端设有与机床主轴连接的接口105，该接口105可以是各种规格的标准尺寸，例如BT30、BT40、HSK63A、ISO20等。

结合图4，固定法兰2为两端开口的中空筒状，且沿着轴向方向上设有螺纹部205和限位部204，螺纹部205处设有与刀柄外壳1的内螺纹101固定连接的外螺纹201以及与超声换能器3固定连接的内螺纹202，在本实施例中，外螺纹201与内螺纹202的螺纹设为相反的旋向，当固定法兰2固定连接在刀柄外壳1内时，旋转超声换能器3来进行轴线方向的固定位置调节时，固定法兰2与刀柄外壳1的螺纹配合会越来越紧而不会松动。刀柄外壳1的内螺纹101的轴向长度大于或等于外螺纹201的轴向长度，以使得固定法兰2的螺纹部205的端面与刀柄外壳1的第一端端口处平齐或略内陷一点。螺纹部205的两侧端面各设有一条环形凹槽203，环形凹槽203的深度方向沿轴向设置，在具体实施例中，环形凹槽203的深度大于螺纹部205的厚度的一半。限位部204与限位槽102相对应设置以使得固定法兰2的端部能够限位在限位槽102的位置处(其中限位部204的轴向长度与限位槽102的轴向长度可以接近或者相等)，限位部204的外径小于外螺纹201的小径且大于限位槽102的小径。

结合图5，超声换能器3的变幅杆301的外径设有外螺纹302，与固定法兰2的内螺纹202配合连接，超声换能器3的电缆303由刀柄外壳1的贯穿孔103伸出，在超声换能器3的前端可连接刀具4，以用于加工。

其中螺纹部205端面上的环形凹槽203可以仅在一侧端面设置，数量可以是一个或者多个，通过设置环形凹槽203可阻止超声振动在固定法兰2上径向传递，减少刀柄外壳1上的振动，避免机床主轴损伤的同时减少超声波能量的损失，进而增大超声换能器3前端连接的刀具4上的超声振幅。

需要说明的是，上述所描述的限位槽102的大径是指限位槽102的最大内径，限位槽102的小径是指限位槽102的内端部位置处的最小内径；外螺纹的大径是指外螺纹的最大外径，外螺纹的小径是指外螺纹的最小外径；内螺纹的大径是指内螺纹的最大内径，内螺纹的小径是指内螺纹的最小内径。

如图6所示，本实用新型实施例二公开了一种超声换能器固定位置可调的超声波刀柄，该实施例与实施例一的区别在于：第一，刀柄外壳1与机床主轴连接段的接口105的尺寸为BT40规格；第二，如图7所示，在本实施例中，螺纹部205处设置的内螺纹202延伸至限位部204处，两条环形凹槽203分别设置在固定法兰2的两侧端面处。

下面对本实用新型实施例公开的超声波刀柄的调试过程进行进一步说明。

步骤一：将固定法兰2通过螺纹连接装配到刀柄外壳1内，将超声换能器3通过螺纹连接装配到固定法兰2上，记录下此时的超声换能器3的位置；

步骤二：记录下当前位置中超声换能器3前端的刀具4上的振幅曲线；

步骤三：测试刀柄外壳1的连接机床主轴的接口105是否存在位移，如果存在位移，则为不合格，则重新调整超声换能器3的位置，重复步骤一、二；如果不存在位移，则为合格；

步骤四：用以上三个步骤找出超声换能器3的前端的刀具4上振幅最大时超声换能器3的位置，也即固定法兰2位于超声换能器3的超声波传递的波节处，此时焊接连接超声换能器3与固定法兰，完成最终调试。

本实用新型优选实施例提供的超声波刀柄，超声换能器与固定法兰螺纹连接，固定法兰与刀柄外壳螺纹连接，使得可以通过调节超声换能器轴线方向的位置，使固定法兰位于超声波传递的波节处，避免超声波振动经由刀柄向连接于其后的机床主轴传递，进而影响主轴的转动甚至精密零件的损坏。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波刀柄，其特征在于，包括刀柄外壳、固定法兰和超声换能器，其中所述刀柄外壳的第一端设有空腔，第二端设有与机床主轴连接的接口，所述超声换能器螺纹连接在所述固定法兰上，所述固定法兰螺纹连接在所述刀柄外壳的第一端端口的内壁处以使得所述超声换能器安装在所述空腔内。

2.根据权利要求1所述的超声波刀柄，其特征在于，所述空腔的内壁处从第一端口沿轴向向内依次设有第一内螺纹和限位槽，所述第一内螺纹用于与所述固定法兰螺纹连接，所述限位槽的大径大于所述第一内螺纹的大径。

3.根据权利要求2所述的超声波刀柄，其特征在于，所述固定法兰为两端开口的中空筒状结构，且沿着轴向方向分别设有螺纹部和限位部，所述螺纹部处设有与所述超声换能器固定连接的第二内螺纹以及与所述第一内螺纹固定连接的第一外螺纹，所述限位部与所述限位槽相对应设置以使得所述固定法兰的端部能够限位在所述限位槽的位置处。

4.根据权利要求3所述的超声波刀柄，其特征在于，所述限位部的外径小于所述第一外螺纹的小径且大于所述限位槽的小径。

5.根据权利要求3所述的超声波刀柄，其特征在于，所述第一内螺纹的轴向长度大于或等于所述第一外螺纹的轴向长度。

6.根据权利要求3所述的超声波刀柄，其特征在于，在所述固定法兰的两端面上共设有至少一个环形凹槽，所述环形凹槽的深度方向沿轴向设置。

7.根据权利要求6所述的超声波刀柄，其特征在于，所述环形凹槽的深度大于所述螺纹部的轴向长度的一半。

8.根据权利要求3所述的超声波刀柄，其特征在于，所述第二内螺纹和所述第一外螺纹的螺纹方向相反。

9.根据权利要求1至8任一项所述的超声波刀柄，其特征在于，所述刀柄外壳设有空腔的位置处为中空圆筒状，且在所述空腔处对应的侧壁上设有对称设置的至少两个贯穿孔。

10.根据权利要求9所述的超声波刀柄，其特征在于，所述贯穿孔的沿所述中空圆筒状的圆弧方向的弧度为30°～90°。

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