CN220426905U - 手持超声钻 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及手持超声钻，包括枪柄和超声换能器组件，枪柄的输出轴侧连接有外壳体，枪柄的输出轴延伸入外壳体内并与超声换能器组件相连以驱动其旋转；超声换能器组件通过布置在外壳体前端的前轴承和外壳体后端的后轴承转动连接在外壳体内；外壳体的内侧壁周向设置有无线发射单元，且在超声换能器组件的外侧壁设置有无线接收单元，无线发射单元与无线接收单元的相对布置，超声换能器组件的前端用于连接变幅杆和钻头。上述手持超声钻将传统的钻削加工与超声加工相结合，不仅可以降低切削力、提高加工精度、延长刀具使用寿命，而且可获得良好的钻削效果，更适用于加工碳纤维增强复合材料等难加工材料。

Description

手持超声钻

技术领域

本实用新型涉及电动工具技术领域，特别是涉及一种手持超声钻。

背景技术

手持钻主要用于对金属构件的钻孔工作，尤其适用于薄壁壳体件和铝镁等轻合金构件上的钻孔工作，广泛应用于汽车船舶制造、航空航天工业制造等，手持钻的稳定性差、噪声大、加工质量低，不适用于难加工材料，如钛合金、碳纤维增强复合材料及碳纤维增强复合材料/合金叠层结构等构件的加工，极大地制约了手持钻在现代飞机制造装配中的应用。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种结构简单的手持超声钻。

一种手持超声钻，包括枪柄，还包括超声换能器组件，所述枪柄的输出轴侧连接有外壳体，所述枪柄的输出轴延伸入所述外壳体内并与所述超声换能器组件相连以驱动超声换能器旋转；所述超声换能器组件通过布置在超声换能器组件前端的前轴承和后端的后轴承转动连接在所述外壳体内；所述外壳体的内侧壁设置有无线发射单元，且在所述超声换能器组件的外侧壁设置有无线接收单元，所述无线发射单元与所述无线接收单元相对布置，所述超声换能器组件的前端用于连接变幅杆和钻头。

进一步的，所述无线接收单元与所述前轴承之间还设置有限位环，所述限位环安装在超声换能器组件的外侧壁上，并与所述前轴承抵接。

进一步的，所述限位环与所述无线接收单元分体设计。

进一步的，所述后轴承为圆锥滚子轴承，前轴承为双联角接触球轴承。

进一步的，所述输出轴与所述超声换能器组件通过联轴结构固定连接；所述联轴结构包括套设在输出轴上的联轴键和半联轴器，所述半联轴器包括一体成型的的第一圆环部和第二圆环部，位于后端的所述第一圆环部的尺寸大于位于前端的第二圆环部，在所述第一圆环部的前端面开设有凹槽，所述超声换能器组件的后端面上也开设有凹槽，所述联轴键的前后两侧均对应设置有凸块，所述联轴键套设在第二圆环部上，且联轴键后侧的凸块与所述第一圆环部的凹槽卡接，所述联轴键前侧的凸块与超声换能器组件的凹槽卡接。

进一步的，还包括自锁螺母，所述输出轴的前端设有外螺纹，所述自锁螺母与所述输出轴螺纹连接以限制所述半联轴器的轴向位移。

进一步的，所述超声换能器组件的后端向前延伸形成第一空腔，所述第二圆环部和所述自锁螺母延伸入所述第一腔体内。

进一步的，所述输出轴与所述超声换能器组件通过圆环状的联轴结构连接；所述联轴结构固定套设在所述输出轴上，且所述联轴结构的前端面设置有凸块，所述超声换能器组件的后端面设置有凹槽，所述凸块与所述凹槽卡接。

进一步的，还包括外壳体的前端抵接的圆环状的端盖，所述端盖的内侧面和后端面与所述变幅杆和所述超声换能器组件形成迷宫密封。

进一步的，所述超声换能器组件包括换能器壳体、后盖板、多个堆叠设置的压电陶瓷和电极片，所述换能器壳体的前端向后延伸形成第二腔体，所述后盖板包括一体成型的盖板部及柱体部，所述电极片及压电陶瓷片套设于所述柱体部上且均位于所述第二腔体内，所述柱体部的前端连接至所述变幅杆上，所述变幅杆设置于换能器壳体的前端且覆盖第二腔体，所述换能器壳体与变幅杆的法兰盘连接。

进一步的，所述外壳体的下端还安装有辅助手柄。

上述手持超声钻将传统的钻削加工与超声加工相结合，不仅可以降低切削力、提高加工精度、延长刀具使用寿命，而且可获得良好的钻削效果，更适用于加工碳纤维增强复合材料等难加工材料。在超声换能器组件与外壳体之间设置有无线传输单元从而实现信号的无线传递。

附图说明

图1为一实施方式中的手持超声钻的结构示意图；

图2为图1部分的剖视图；

图3为图1中的部分爆炸图；

图中，100-手持超声钻，1-枪柄，11-开关，12-输出轴，13-半联轴器，131-第一圆环部，132-第二圆环部，133-第一凹槽，14-联轴键，141-凸块，15-自锁螺母，21-换能器壳体，211-第二凹槽，22-第二腔体，23-无线发射单元，24-无线接收单元，25-限位环，26-第一腔体，27-后盖板，271-盖板部，272-柱体部，28-压电陶瓷，29-端盖，3-辅助手柄，4-钻头，5-外壳体，51-后轴承，52-前轴承，6-变幅杆。

实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“前”、“后”、“第一”、“第二”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1及图2，一实施方式中的手持超声钻100，包括枪柄1、超声换能器组件和钻头4，超声换能器组件的前端通过变幅杆6连接钻头4，枪柄1的输出轴12与超声换能器组件的后端连接，枪柄1内部设置有动力源，为超声换能器组件和钻头4的旋转提供动力。本实施例中的手持超声钻100，是将传统的钻削加工与超声加工相结合，不仅可以降低切削力、提高加工精度、延长刀具使用寿命，而且可获得良好的钻削效果，更适用于加工碳纤维增强复合材料等难加工材料，以及结构简单、使用方便。

枪柄1上设置有开关11和手柄16，动力源可以是气动转子也可以是电机，该枪柄结构与现有技术中手持钻结构类似，在此不再详细介绍。

参见图2，在该实施例中，枪柄1的输出轴12侧连接一外壳体5，超声换能器组件置于该外壳体5内，且输出轴12延伸入外壳体5内，并与超声换能器组件通过联轴结构固定连接。在本实施例中，联轴结构是弹性结构，具体的如图3所示，联轴结构包括套设在输出轴12上的半联轴器13和联轴键14，半联轴器13包括一体成型的第一圆环部131和第二圆环部132，以及位于后端的第一圆环部131的尺寸大于位于前端的第二圆环部132，在第一圆环部131的前端面上开设有第一凹槽133；超声换能器组件的后端也开设有第二凹槽211，联轴键14的主体呈圆环状，其两侧面均设有凸块141，该凸块141与第一圆环部131和超声换能器组件上的凹槽相对应，联轴键14置于半联轴器13与超声换能器组件之间，联轴键14的凸块141嵌入半联轴器13和超声换能器组件的第二凹槽211内，借助凹槽与凸块的卡接实现半联轴器13、联轴键14和超声换能器组件的同步旋转运动，即输出轴12的旋转运动通过联轴结构传递到超声换能器组件，进而实现钻头的高速旋转。现有技术中常用皮带轮传递，动力传递过程中可能会出现弹性滑动和打滑，传动效率低不能保持准确的传动比，而且寿命相对较短，本申请中借助联轴结构实现动力传递，寿命相对较长，且可以保证准确的传动比和传动效率。在该实施例中，联轴键14为弹性材料，起到补偿两轴错位的能力，可避免因输出轴与超声换能器组件轴心不同导致的旋转不稳定的问题。

弹性的联轴结构中，半联轴器的前端部与超声换能器的后端部结构也可以具有相同的凸爪，二者之间的联轴键为梅花形弹性环结构，通过弹性环的弹性补偿两轴的相对偏移，实现减振缓冲。

当然，在其他实施例中，联轴结构还可以是刚性结构，联轴结构为圆环状，固定套设在输出轴上，且前端面设置有凸块，对应的超声换能器组件的后端面设置有凹槽，凸块与凹槽形成卡接，从而保证超声换能器组件通过联轴结构与输出轴同步旋转。

超声换能器组件的后端向前延伸形成第一腔体26，第二圆环部132延伸入第一腔体26中，为限制联轴结构的轴向位移，在输出轴12的前端设置有外螺纹，自锁螺母15位于联轴键14的前方，并与输出轴12螺纹连接。

继续参见图2，外壳体5与超声换能器组件之间的环形空腔中设置有前轴承52和后轴承51，超声换能器组件通过前后轴承转动连接在外壳体5内。具体的，后轴承51为圆锥滚子轴承，用于承受轴向和径向的载荷，前轴承52为双联角接触球轴承，主要用于承受轴向载荷。在前后轴承之间还设置有无线传输单元，具体的，在外壳体5的内侧壁的周向设置有无线发射单元23，在超声换能器组件的外侧壁设置有无线接收单元24，无线接收单元与无线发射单元可形成径向方向的内外环结构，也可设置为轴向方向的前后环结构。在本实施例中，无线发射单元23的前端面与无线接收单元24的后端面沿超声换能器组件的轴向相对布置，即形成轴向的前后相对设置，无线接收单元24以无线的方式接收无线发射单元23传递的超声信号，无线接收单元24与超声换能器组件的电极片电连接，从而将超声信号传递至换能器，从而生成超声振动，对前端的钻头4附加超声振动。现有技术中常用有线传输的碳刷与导电环，由于导电滑环采用电接触滑动电能传输方式，具有发热严重、电能传输不稳定、成本高、易损坏。本申请中采用无线传输的方式进行超声信号传递，无线接收与发射单元之间有一定间隙，传递信号时二者不会磨损，寿命较长。

无线接收单元24与前轴承52之间还设置有限位环25，所述限位环25固定安装在超声换能器组件的外侧壁上，并与前轴承52抵接，从而用于限定前轴承52的轴向位移。在本实施例中，无线接收单元24与限位环25分体设计，当然也可以是一体设计，分体设计相对于一体设计，本申请的减轻了整体结构重量。

继续参见图2，该超声换能器组件包括换能器壳体21、后盖板27、多个堆叠设置的压电陶瓷28和电极片，换能器壳体21的前端向后开设有第二腔体22，所述后盖板27包括一体成型的盖板部271及柱体部272，电极片及压电陶瓷片28套设于柱体部272上且均位于第二腔体22内，所述柱体部272的前端设置于所述变幅杆6上，变幅杆6设置于换能器壳体21的前端且覆盖第二腔体22，换能器壳体21与变幅杆6的法兰盘连接。本申请中压电陶瓷28和变幅杆6为一体化设计，不仅有效缩短变幅杆的长度，减轻整体结构的重量，还可以提高无线传输的响应能力。

外壳体5的前端抵接一圆环状的端盖29，变幅杆6贯穿端盖向前延伸；该端盖29的内侧面和后端面与变幅杆6和换能器壳体21形成两个U型密封的迷宫密封，迷宫密封结构能够防止加工过程中的气液粉尘等进入换能器壳体21与外壳体5围成的空腔中，起到防尘和防护的作用，避免影响前轴承52的运行。

具体的结构如图2所示，端盖29的后端面的外边缘与外壳体5抵接，端盖29的内周面与变幅杆6之间具有间隙，端盖29的后端面的中部向前延伸形成一环形凹槽，对应的换能器壳体21的前端向前延伸形成一凸起，该凸起延伸入端盖29的环形凹槽内且并不接触，从而形成第二级U型密封，端盖29的后端面的内边缘与变幅杆6及换能器壳体21形成第一级U型密封，即端盖29不仅覆盖外壳体5内的空腔，还与变幅杆6和换能器壳体21形成了两级U型密封，保证前轴承52的正常工作。

参见图1，相对于普通手持钻，本申请在枪柄1与钻头4之间增加了超声换能器等结构，由于增加超声换能器后前端相对较重，为防止前端较重影响手持超声钻的使用，在外壳体5的下方连接有辅助手柄3；所述无线发射单元23的连接线从辅助手柄3引出与发生器连接（图中未示出）。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种手持超声钻，包括枪柄，其特征在于，还包括超声换能器组件，所述枪柄的输出轴侧连接有外壳体，所述枪柄的输出轴延伸入所述外壳体内并与所述超声换能器组件相连以驱动超声换能器旋转；所述超声换能器组件通过布置在超声换能器组件前端的前轴承和后端的后轴承转动连接在所述外壳体内；所述外壳体的内侧壁设置有无线发射单元，且在所述超声换能器组件的外侧壁设置有无线接收单元，所述无线发射单元与所述无线接收单元相对布置，所述超声换能器组件的前端用于连接变幅杆和钻头。

2.根据权利要求1所述的手持超声钻，其特征在于，所述无线接收单元与所述前轴承之间还设置有限位环，所述限位环安装在超声换能器组件的外侧壁上，并与所述前轴承抵接。

3.根据权利要求2所述的手持超声钻，其特征在于，所述限位环与所述无线接收单元分体设计。

4.根据权利要求1所述的手持超声钻，其特征在于，所述后轴承为圆锥滚子轴承，前轴承为双联角接触球轴承。

5.根据权利要求1所述的手持超声钻，其特征在于，所述输出轴与所述超声换能器组件通过联轴结构固定连接；所述联轴结构包括套设在输出轴上的联轴键和半联轴器，所述半联轴器包括一体成型的第一圆环部和第二圆环部，位于后端的所述第一圆环部的尺寸大于位于前端的第二圆环部，在所述第一圆环部的前端面开设有凹槽，所述超声换能器组件的后端面上也开设有凹槽，所述联轴键的前后两侧均对应设置有凸块，所述联轴键套设在第二圆环部上，且联轴键后侧的凸块与所述第一圆环部的凹槽卡接，所述联轴键前侧的凸块与超声换能器组件的凹槽卡接。

6.根据权利要求5所述的手持超声钻，其特征在于，还包括自锁螺母，所述输出轴的前端设有外螺纹，所述自锁螺母与所述输出轴螺纹连接以限制所述半联轴器的轴向位移。

7.根据权利要求6所述的手持超声钻，其特征在于，所述超声换能器组件的后端向前延伸形成第一空腔，所述第二圆环部和所述自锁螺母延伸入所述第一空腔内。

8.根据权利要求1所述的手持超声钻，其特征在于，所述输出轴与所述超声换能器组件通过圆环状的联轴结构连接；所述联轴结构固定套设在所述输出轴上，且所述联轴结构的前端面设置有凸块，所述超声换能器组件的后端面设置有凹槽，所述凸块与所述凹槽卡接。

9.根据权利要求1所述的手持超声钻，其特征在于，还包括外壳体的前端抵接的圆环状的端盖，所述端盖的内侧面和后端面与所述变幅杆和所述超声换能器组件形成迷宫密封。

10.根据权利要求1所述的手持超声钻，其特征在于，所述外壳体的下端还安装有辅助手柄。