一種超聲波雕刻的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超聲波雕刻機(jī)，在刀具的刀頭(12)和刀柄(9)之間依次固定連接有變幅桿(11)和超聲波換能器(10)；在電主軸的定子(5)上封裝有無(wú)線發(fā)射模塊(3)，在主軸(6)上封裝有無(wú)線接收模塊(2)；超聲波發(fā)生器(1)產(chǎn)生的超聲頻電震蕩信號(hào)，依次經(jīng)無(wú)線發(fā)射模塊(3)、無(wú)線接收模塊(2)傳輸?shù)匠暡〒Q能器(10)，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻次的機(jī)械振動(dòng)，再經(jīng)變幅桿(11)放大后傳給刀頭(12)，實(shí)現(xiàn)雕刻機(jī)對(duì)藍(lán)寶石、玻璃、陶瓷等硬脆材料的高速?gòu)?fù)合加工。
【專利說明】一種超聲波雕刻機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械加工設(shè)備，特別是一種超聲波加工機(jī)床，屬于特種機(jī)械加工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著超聲波技術(shù)的發(fā)展，超聲波在特種材料加工方面的應(yīng)用越來(lái)越多。在機(jī)械加工機(jī)床的刀具上附加超聲振動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷、玻璃等硬脆難加工材料的復(fù)合加工。如專利號(hào)為ZL200720032813.4、專利名稱為“通用機(jī)床超聲波鉆銑頭”的中國(guó)專利，就是在通用切削機(jī)床的主軸上安裝一種超聲波鉆銑頭來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工；但是這種超聲波鉆銑頭目前尚不能直接用于高速雕刻機(jī)，因?yàn)楝F(xiàn)在的高速雕刻機(jī)一般使用電主軸，主軸的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通用機(jī)床主軸，而對(duì)于藍(lán)寶石、水晶、鉆石等需要在雕刻機(jī)上加工的硬脆難加工材料，就無(wú)法在雕刻機(jī)上實(shí)現(xiàn)聞速、聞精度的精雕，所以超聲波技術(shù)在聞速雕刻機(jī)加工方面的應(yīng)用受:到限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的就是提供一種超聲波雕刻機(jī)，通過在雕刻機(jī)的電主軸上附加超聲振動(dòng)，使雕刻機(jī)能夠高速、高效切割加工藍(lán)寶石、玻璃、陶瓷等硬脆材料。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種超聲波雕刻機(jī)，其特征是:在刀具的刀頭和刀柄之間依次固定連接有變幅桿和超聲波換能器；在電主軸的定子上封裝有無(wú)線發(fā)射模塊，在主軸上封裝有無(wú)線接收模塊；超聲波發(fā)生器與無(wú)線發(fā)射模塊通過電纜電連接，無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊之間以無(wú)線的方式傳遞電磁波，無(wú)線接收模塊通過導(dǎo)線與超聲波換能器的輸入端電連接；
[0005]所述無(wú)線發(fā)射模塊封裝在電主軸的定子下端，相應(yīng)的無(wú)線接收模塊封裝在主軸的下端；
[0006]作為本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)形式，所述無(wú)線發(fā)射模塊封裝在電主軸的定子上端，相應(yīng)的無(wú)線接收模塊封裝在主軸的上端，在主軸的轉(zhuǎn)子體中心設(shè)置有導(dǎo)線過孔，導(dǎo)線穿過導(dǎo)線過孔，導(dǎo)線的一端連接在無(wú)線接收模塊的電輸出端，導(dǎo)線的另一端連接在主軸下端的超聲波換能器的電輸入端。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)雕刻機(jī)的高速、高效加工，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)難加工硬脆材料如藍(lán)寶石、鉆石、水晶、玻璃等材料的快速加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1:本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2:本實(shí)用新型電路原理圖；
[0010]圖3:本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中，1-超聲波發(fā)生器；2_無(wú)線接收模塊；3_無(wú)線發(fā)射模塊；4_推力軸承；5-定子；6-主軸；7_球面軸承；8_鎖緊螺母；9-刀柄；10_超聲波換能器；11_變幅桿；12_刀頭；13-電纜；14_導(dǎo)線；15_彈簧卡頭；16_匹配電感；17_匹配電容。

【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示為本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，超聲波發(fā)生器1的輸出端通過電纜13與封裝在電主軸的定子5下端的無(wú)線發(fā)射模塊3電連接，無(wú)線發(fā)射模塊3是封裝在定子5的外殼下部的一組無(wú)線發(fā)射線圈，電纜13的一端與超聲波發(fā)生器1的輸出端連接，電纜13的另一端與無(wú)線發(fā)射模塊3的線圈輸入端連接，把超聲波發(fā)生器1產(chǎn)生的超聲頻電震蕩信號(hào)傳遞到無(wú)線發(fā)射模塊3發(fā)射；作為電主軸一般結(jié)構(gòu)，在定子5上有定子線圈，定子線圈的輸入端作為電主軸的電源輸入端，主軸6上有磁性材料，主軸6通過球面軸承7和推力軸承4與定子5形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，定子5的線圈通電后，主軸6在電磁力的推動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)軸向竄動(dòng)。在主軸6下端靠近無(wú)線發(fā)射模塊3的下部，設(shè)置有無(wú)線接收模塊2，無(wú)線接收模塊2的無(wú)線接收電路絕緣封裝在主軸6的下部，通過電磁共振或者磁能傳遞的方式接收無(wú)線發(fā)射模塊3發(fā)射的超聲頻電震蕩信號(hào)；無(wú)線接收模塊2的輸出端的接線柱凸出于主軸6，并與主軸6的本體通過絕緣套絕緣，接線柱可以做成方便導(dǎo)線14插接的觸點(diǎn)式結(jié)構(gòu)。實(shí)際使用中，在定子5的兩端設(shè)置有端蓋，端蓋與定子5的端面用螺釘連接，在端蓋上有主軸6的通過孔。
[0013]在刀具的刀頭12和刀柄9之間依次固定連接有變幅桿11和超聲波換能器10，超聲波換能器10的上端通過鉚接或者焊接的方式固定連接刀柄9的下端，超聲換能器10的下端通過鉚接、螺紋或者焊接的方式固定連接在變幅桿11的上端，刀頭12通過螺紋或者彈簧卡頭剛性連接在變幅桿11的下端。超聲換能器10上設(shè)置有凸出于超聲波換能器體的引線，引線連接在導(dǎo)線14上，超聲換能器10通過導(dǎo)線14連接在無(wú)線接收模塊2的電路輸出端。主軸6的下端軸頭內(nèi)有插入彈簧卡頭15和刀柄9的軸孔，軸頭外圓上設(shè)置有與鎖緊螺母8相配合的螺紋，刀柄9通過彈簧卡頭15和鎖緊螺母8連接在主軸6的下端軸頭上，安裝拆裝方便。
[0014]如圖2所示為本實(shí)用新型電路原理圖，超聲波發(fā)生器1產(chǎn)生的超聲頻電震蕩信號(hào)，通過電纜13傳輸?shù)綗o(wú)線發(fā)射模塊3，無(wú)限發(fā)射模塊3以無(wú)線的方式把超聲頻電震蕩信號(hào)發(fā)射出去；無(wú)線接收模塊2是由匹配電容17和匹配電感16構(gòu)成的無(wú)線接收電路，通過電磁共振的方式來(lái)接收無(wú)線發(fā)射模塊3發(fā)射的電磁波，把接收到的超聲頻電震蕩信號(hào)傳輸?shù)匠暡〒Q能器10，超聲換能器10的作用是將超聲頻電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲頻機(jī)械振動(dòng)；無(wú)線接收模塊2的匹配電容17、匹配電感16和超聲換能器10接收無(wú)線發(fā)射模塊3發(fā)射的電磁波，并經(jīng)阻抗轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)超聲換能器10產(chǎn)生諧振，從而轉(zhuǎn)換電能實(shí)現(xiàn)主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的超聲波振蕩信號(hào)源與超聲換能器10之間的電源傳輸問題。變幅桿11的作用是將超聲換能器10的振動(dòng)幅度放大。超聲機(jī)械振動(dòng)經(jīng)變幅桿11放大后傳給刀頭12，所以刀頭12在對(duì)工件旋轉(zhuǎn)切削同時(shí)還以高頻震動(dòng)對(duì)工件產(chǎn)生連續(xù)的高頻沖擊，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。
[0015]本實(shí)施例中，超聲波發(fā)生器1產(chǎn)生20— 50kHz的電磁波，通過無(wú)線發(fā)射模塊3以無(wú)線的方式發(fā)射出去，無(wú)線接收模塊2接收該電磁波，并將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換為1100V的交流電源與匹配電感16、匹配電容17連接，實(shí)現(xiàn)阻抗變換，驅(qū)動(dòng)超聲換能器10產(chǎn)生諧振，從而將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊糠昼?0000— 50000次的機(jī)械振動(dòng)。主軸6的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到8000轉(zhuǎn)/分鐘到80000轉(zhuǎn)/分鐘，從而對(duì)零件可以進(jìn)行高速切削。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，與第一個(gè)實(shí)施例不同的是，所述無(wú)線發(fā)射模塊3設(shè)置在電主軸的定子5的上端，相應(yīng)的無(wú)線接收模塊2設(shè)置在主軸6的上端，在主軸6的轉(zhuǎn)子體中心設(shè)置有縱向的導(dǎo)線過孔，導(dǎo)線14穿過導(dǎo)線過孔，無(wú)線接收模塊2的輸出端通過導(dǎo)線14與安裝在主軸6下端的超聲波換能器10的輸入端連接。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波雕刻機(jī)，其特征是:在刀具的刀頭(12)和刀柄(9)之間依次固定連接有變幅桿(11)和超聲波換能器(10);在電主軸的定子(5)上封裝有無(wú)線發(fā)射模塊(3)，在主軸(6)上封裝有無(wú)線接收模塊(2);超聲波發(fā)生器(I)與無(wú)線發(fā)射模塊(3)通過電纜(13)電連接，無(wú)線發(fā)射模塊(3)和無(wú)線接收模塊(2)之間以無(wú)線的方式傳遞電磁波，無(wú)線接收模塊⑵通過導(dǎo)線(14)與超聲波換能器(10)的輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波雕刻機(jī)，其特征是:所述無(wú)線發(fā)射模塊(3)封裝在電主軸的定子(5)下端，相應(yīng)的無(wú)線接收模塊(2)封裝在主軸￠)的下端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波雕刻機(jī)，其特征是:所述無(wú)線發(fā)射模塊(3)封裝在電主軸的定子(5)上端，相應(yīng)的無(wú)線接收模塊(2)封裝在主軸￠)的上端，在主軸(6)的轉(zhuǎn)子體中心設(shè)置有導(dǎo)線過孔，導(dǎo)線(14)穿過導(dǎo)線過孔，導(dǎo)線(14)的一端連接在無(wú)線接收模塊⑵的電輸出端，導(dǎo)線(14)的另一端連接在主軸(6)下端的超聲波換能器(10)的電輸入端。
【文檔編號(hào)】B28D1/00GK204109152SQ201420542759
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月21日
【發(fā)明者】李宣儒, 陶曉明, 郭明利, 高務(wù)本 申請(qǐng)人:郭明利