具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其包括主軸外殼、主軸轉(zhuǎn)子、中空出水接頭、中空直線驅(qū)動裝置、鼠籠式電機、中空打刀桿和拉刀夾爪；本實用新型的結構設計巧妙、合理，通過控制中空直線驅(qū)動裝置的伸縮便可實現(xiàn)控制拉刀夾爪將超聲波刀柄夾緊或松開，有效簡化換刀工序，且裝配精度高，鎖定效果好，進而保證加工效果；同時在加工過程中，水經(jīng)中空出水接頭進入主軸轉(zhuǎn)子并依次穿過拉刀夾爪和超聲波刀柄，然后從超聲波刀柄上的換能器處噴出，不僅冷卻效果好，有效改善切削熱提升刀具壽命，同時也能利用水流順勢將深孔中的屑料排出，進而解決深孔加工中排屑難的問題，有效提升在深孔加工方面的優(yōu)勢，易于廣泛推廣使用。
【專利說明】
具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸
技術領域
[0001]本實用新型涉及超聲波電主軸技術領域，特別涉及一種具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸。
【背景技術】
[0002]近年來，一些新型的硬脆復合材料如C/SiC、C/C等在航空航天、汽車、能源等領域得到越來越多的應用，而這些硬脆復合材料卻不如傳統(tǒng)材料容易加工，用傳統(tǒng)機械加工方法加工容易出現(xiàn)纖維撕裂、分層、毛刺等缺陷，并且刀具磨損嚴重，效率低，而超聲振動加工技術被認為是最適合加工硬脆復合材料的方法之一，它是在傳統(tǒng)機械加工中工件與刀具相對運動的基礎上，在工件或刀具上施加超聲振動，以獲得更好的加工性能的加工方法。與普通加工相比，超聲振動加工具有降低切削力、減少刀具磨損、提高工件表面加工精度和提高加工效率等優(yōu)點。
[0003]然而現(xiàn)有超聲波電主軸的刀具固定方式均為采用壓帽和夾頭的配合實現(xiàn)固定目的，即在更換刀具時，需要人手操作專門工具擰動壓帽，使壓帽退出使夾頭張開，然后取出刀具再放入新的刀具，最后再擰緊壓帽進而使刀具固定在夾頭上，操作繁瑣，為此，每次換刀都需要較長時間，不僅影響生產(chǎn)效率，而且在擰緊過程中，全憑個人的主觀來判斷刀具是否鎖緊，無統(tǒng)一的標準，故使工作精確度存在著較大的偏差空間，難以保證加工質(zhì)量。另外在工作時，超聲波電主軸的轉(zhuǎn)速很高，運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生大量熱量，引起電主軸溫升，使電主軸的熱態(tài)特性和動態(tài)特性變差，從而影響電主軸的正常工作。因此必須采取一定措施控制電主軸的溫度，使其恒定在一定值內(nèi)。目前一般采取強制循環(huán)油冷卻的方式對電主軸的定子及主軸軸承進行冷卻，即將經(jīng)過油冷卻裝置的冷卻油強制性地在主軸定子外和主軸軸承外循環(huán)，帶走主軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量。其雖然能實現(xiàn)在一定程度的降溫作用，但是構成復雜，維護成本高，并且冷卻效果不是很理想。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述不足，本實用新型的目的在于，提供一種結構設計巧妙、合理，有效簡化換刀工序，提高工作效率，且冷卻效果好的具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸。
[0005]本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案為:一種具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其包括主軸外殼、主軸轉(zhuǎn)子、中空出水接頭、中空直線驅(qū)動裝置、鼠籠式電機、中空打刀桿和拉刀夾爪，所述鼠籠式電機設置在主軸外殼內(nèi)，所述主軸轉(zhuǎn)子貫穿鼠籠式電機的轉(zhuǎn)軸并通過軸承組件設置在主軸外殼內(nèi)，該主軸轉(zhuǎn)子上設有沿其軸心線延伸的輸水通道，所述拉刀夾爪設置在主軸外殼的首端，所述中空直線驅(qū)動裝置設置在主軸外殼的尾端，所述中空打刀桿位于輸水通道內(nèi)，且一端與所述拉刀夾爪相連接，另一端與所述中空直線驅(qū)動裝置相連接，并受該中空直線驅(qū)動裝置驅(qū)動使拉刀夾爪將超聲波刀柄夾緊或松開，所述中空出水接頭設置在中空直線驅(qū)動裝置上。
[0006]作為本實用新型的進一步改進，所述拉刀夾爪為HSK刀柄夾爪。
[0007]作為本實用新型的進一步改進，所述超聲波刀柄為HSK超聲波刀柄。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，所述中空直線驅(qū)動裝置為氣缸、油缸或直線電機，該中空直線驅(qū)動裝置的驅(qū)動部件上設有入水通道，該入水通道的一端與中空打刀桿上的中空通孔相連接，另一端與所述中空出水接頭相連接。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述主軸轉(zhuǎn)子的首部徑向增大形成裝配部，該裝配部的端面凹入形成一用來裝配所述拉刀夾爪的裝配腔，所述中空打刀桿伸入裝配腔內(nèi)且與所述拉刀夾爪相連接。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述主軸外殼的首端外周面上設有無線電能傳輸裝置保持架。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，所述中空出水接頭、中空直線驅(qū)動裝置、中空打刀桿、拉刀夾爪和超聲波刀柄均同心于基準軸心。
[0012]本實用新型的有益效果為:本實用新型的結構設計巧妙、合理，通過控制中空直線驅(qū)動裝置的伸縮便可實現(xiàn)控制拉刀夾爪將超聲波刀柄夾緊或松開，有效簡化換刀工序，不僅避免傳統(tǒng)裝刀工序所形成松緊力度誤差問題，還大大提升工作效率，且裝配精度高，鎖定效果好，進而保證加工效果；同時在加工過程中，水經(jīng)中空出水接頭進入主軸轉(zhuǎn)子并依次穿過拉刀夾爪和超聲波刀柄，然后從超聲波刀柄上的換能器處噴出，不僅冷卻效果好，有效改善切削熱提升刀具壽命，同時也能利用水流順勢將深孔中的肩料排出，進而解決深孔加工中排肩難的問題，有效提升在深孔加工方面的優(yōu)勢以及對加工效率、加工效果、加工精度、加工質(zhì)量、刀具壽命等都有很大提升，加工效果好，工作穩(wěn)定性高，使用壽命長，易于廣泛推廣使用。
[0013]下面結合附圖與實施例，對本實用新型進一步說明。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0015]圖2是本實用新型的全剖視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例:見圖1和圖2，本實用新型提供的一種具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其包括主軸外殼1、主軸轉(zhuǎn)子2、中空出水接頭3、中空直線驅(qū)動裝置4、鼠籠式電機5、中空打刀桿6和拉刀夾爪7，所述鼠籠式電機5設置在主軸外殼I內(nèi)，所述主軸轉(zhuǎn)子2貫穿鼠籠式電機5的轉(zhuǎn)軸并通過軸承組件設置在主軸外殼I內(nèi)，該主軸轉(zhuǎn)子2上設有沿其軸心線延伸的輸水通道，所述拉刀夾爪7設置在主軸外殼I的首端，所述中空直線驅(qū)動裝置4設置在主軸外殼I的尾端，所述中空打刀桿6位于輸水通道內(nèi)，且一端與所述拉刀夾爪7相連接，另一端與所述中空直線驅(qū)動裝置4相連接，并受該中空直線驅(qū)動裝置4驅(qū)動使拉刀夾爪7將超聲波刀柄8夾緊或松開，所述中空出水接頭3設置在中空直線驅(qū)動裝置4上。
[0017]本實施例中，所述拉刀夾爪7為HSK刀柄夾爪，所述超聲波刀柄8相應為HSK超聲波刀柄8。其它實施例中，該拉刀夾爪7可以為其它類型的夾爪，以適配相應類型的超聲波刀柄8。
[0018]本實施例中，所述中空直線驅(qū)動裝置4為油缸，該油缸的驅(qū)動部件(即活塞桿)上設有入水通道，該入水通道的一端與中空打刀桿6上的中空通孔相連接，另一端與所述中空出水接頭3相連接。其它實施例中，該中空直線驅(qū)動裝置4也可以為氣缸或直線電機，然后在其的驅(qū)動部件上設有入水通道即可。
[0019]具體的，所述主軸轉(zhuǎn)子2的首部徑向增大形成裝配部，該裝配部的端面凹入形成一用來裝配所述拉刀夾爪7的裝配腔，所述中空打刀桿6伸入裝配腔內(nèi)且與所述拉刀夾爪7相連接。
[0020]較佳的，在所述主軸外殼I的首端外周面上設有無線電能傳輸裝置保持架10，且來安裝無線電能傳輸裝置，以驅(qū)動安裝在超聲波刀柄8上的換能器9。具體的，所述換能器9包括工具頭、壓電陶瓷組件和變幅桿，所述工具頭通過夾頭設置在所述變幅桿的首端，該變幅桿的尾部外側面徑向凸起形成一安裝聯(lián)接部，不僅裝配效果好，且保證超聲能量的傳遞路徑，提升超聲能量傳遞效率，具有良好的工作性能。所述壓電陶瓷組件通過連接部件設置在所述變幅桿的尾部，所述壓電陶瓷組件包括至少兩塊依次疊置，且相并聯(lián)的壓電陶瓷。所述變幅桿上設有沿其軸心線延伸的出水通道，該出水通道近所述夾頭的一端徑向增大形成儲水腔，該儲水腔與夾頭的夾緊裂槽相連通，所述中空出水連接管的一端經(jīng)出水通道伸入儲水腔，另一端與超聲波刀柄8上的輸水通道相連接，該輸水通道與所述裝配腔相連通。
[0021]所述中空出水接頭3、中空直線驅(qū)動裝置4、中空打刀桿6、拉刀夾爪7和超聲波刀柄8均同心于基準軸心，有效減少非軸向振動的影響，以確保作單一的軸向運動，大大提高超聲能量傳遞效率，保證加工質(zhì)量。
[0022]工作時，通過控制中空直線驅(qū)動裝置4的伸縮便可以實現(xiàn)拉刀夾爪7的夾緊或松開動作，以相應將超聲波刀柄8夾緊或松開，有效簡化換刀工序，不僅避免傳統(tǒng)裝刀工序所形成松緊力度誤差問題，還大大提升工作效率，且裝配精度高，鎖定效果好，進而保證加工效果；同時在加工過程中，水經(jīng)中空出水接頭3進入主軸轉(zhuǎn)子2并依次穿過拉刀夾爪7和超聲波刀柄8，然后從超聲波刀柄8上的換能器9處噴出，不僅冷卻效果好，有效改善切削熱提升刀具壽命，同時也能利用水流順勢將深孔中的肩料排出，進而解決深孔加工中排肩難的問題，有效提升在深孔加工方面的優(yōu)勢以及對加工效率、加工效果、加工精度、加工質(zhì)量、刀具壽命等都有很大提升，加工效果好，工作穩(wěn)定性高，使用壽命長。
[0023]根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本實用新型構成任何限制，采用與其相同或相似的其它電主軸，均在本實用新型保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其特征在于:其包括主軸外殼、主軸轉(zhuǎn)子、中空出水接頭、中空直線驅(qū)動裝置、鼠籠式電機、中空打刀桿和拉刀夾爪，所述鼠籠式電機設置在主軸外殼內(nèi)，所述主軸轉(zhuǎn)子貫穿鼠籠式電機的轉(zhuǎn)軸并通過軸承組件設置在主軸外殼內(nèi)，該主軸轉(zhuǎn)子上設有沿其軸心線延伸的輸水通道，所述拉刀夾爪設置在主軸外殼的首端，所述中空直線驅(qū)動裝置設置在主軸外殼的尾端，所述中空打刀桿位于輸水通道內(nèi)，且一端與所述拉刀夾爪相連接，另一端與所述中空直線驅(qū)動裝置相連接，并受該中空直線驅(qū)動裝置驅(qū)動使拉刀夾爪將超聲波刀柄夾緊或松開，所述中空出水接頭設置在中空直線驅(qū)動裝置上。2.根據(jù)權利要求1所述的具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其特征在于，所述拉刀夾爪為HSK刀柄夾爪。3.根據(jù)權利要求2所述的具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其特征在于，所述超聲波刀柄為HSK超聲波刀柄。4.根據(jù)權利要求1-3之一所述的具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其特征在于，所述中空直線驅(qū)動裝置為氣缸、油缸或直線電機，該中空直線驅(qū)動裝置的驅(qū)動部件上設有入水通道，該入水通道的一端與中空打刀桿上的中空通孔相連接，另一端與所述中空出水接頭相連接。5.根據(jù)權利要求1或2所述的具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其特征在于，所述主軸轉(zhuǎn)子的首部徑向增大形成裝配部，該裝配部的端面凹入形成一用來裝配所述拉刀夾爪的裝配腔，所述中空打刀桿伸入裝配腔內(nèi)且與所述拉刀夾爪相連接。6.根據(jù)權利要求1-3之一所述的具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其特征在于，所述主軸外殼的首端外周面上設有無線電能傳輸裝置保持架。7.根據(jù)權利要求1-3之一所述的具有中空出水和自動換刀功能的超聲波電主軸，其特征在于，所述中空出水接頭、中空直線驅(qū)動裝置、中空打刀桿、拉刀夾爪和超聲波刀柄均同心于基準軸心。
【文檔編號】B28D7/00GK205651536SQ201620334818
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月20日 公開號201620334818.1, CN 201620334818, CN 205651536 U, CN 205651536U, CN-U-205651536, CN201620334818, CN201620334818.1, CN205651536 U, CN205651536U
【發(fā)明人】張增英, 李澤湘, 劉升, 米長軍
【申請人】東莞市優(yōu)超精密技術有限公司