具有中空出水和自動(dòng)換刀功能的超聲波電主軸的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有中空出水和自動(dòng)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(dòng)裝置、鼠籠式電機(jī)、中空打刀桿和拉刀夾爪；本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，通過(guò)控制中空直線驅(qū)動(dòng)裝置的伸縮便可實(shí)現(xiàn)控制拉刀夾爪將超聲波刀柄夾緊或松開，有效簡(jiǎn)化換刀工序，且裝配精度高，鎖定效果好，進(jìn)而保證加工效果；同時(shí)在加工過(guò)程中，水經(jīng)中空出水接頭進(jìn)入主軸轉(zhuǎn)子并依次穿過(guò)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(shí)也能利用水流順勢(shì)將深孔中的屑料排出，進(jìn)而解決深孔加工中排屑難的問(wèn)題，有效提升在深孔加工方面的優(yōu)勢(shì)，易于廣泛推廣使用。
【專利說(shuō)明】
具有中空出水和自動(dòng)換刀功能的超聲波電主軸
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及超聲波電主軸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有中空出水和自動(dòng)換刀功能的超聲波電主軸。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，一些新型的硬脆復(fù)合材料如C/SiC、C/C等在航空航天、汽車、能源等領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用，而這些硬脆復(fù)合材料卻不如傳統(tǒng)材料容易加工，用傳統(tǒng)機(jī)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(yán)重，效率低，而超聲振動(dòng)加工技術(shù)被認(rèn)為是最適合加工硬脆復(fù)合材料的方法之一，它是在傳統(tǒng)機(jī)械加工中工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，在工件或刀具上施加超聲振動(dòng)，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(dòng)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(diǎn)。
[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(shí)現(xiàn)固定目的，即在更換刀具時(shí)，需要人手操作專門工具擰動(dòng)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(jìn)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(zhǎng)時(shí)間，不僅影響生產(chǎn)效率，而且在擰緊過(guò)程中，全憑個(gè)人的主觀來(lái)判斷刀具是否鎖緊，無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)，超聲波電主軸的轉(zhuǎn)速很高，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)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(dòng)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(qiáng)制循環(huán)油冷卻的方式對(duì)電主軸的定子及主軸軸承進(jìn)行冷卻，即將經(jīng)過(guò)油冷卻裝置的冷卻油強(qiáng)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(shí)現(xiàn)在一定程度的降溫作用，但是構(gòu)成復(fù)雜，維護(hù)成本高，并且冷卻效果不是很理想。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，有效簡(jiǎn)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(dòng)換刀功能的超聲波電主軸。
[0005]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:一種具有中空出水和自動(dòng)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(dòng)裝置、鼠籠式電機(jī)、中空打刀桿和拉刀夾爪，所述鼠籠式電機(jī)設(shè)置在主軸外殼內(nèi)，所述主軸轉(zhuǎn)子貫穿鼠籠式電機(jī)的轉(zhuǎn)軸并通過(guò)軸承組件設(shè)置在主軸外殼內(nèi)，該主軸轉(zhuǎn)子上設(shè)有沿其軸心線延伸的輸水通道，所述拉刀夾爪設(shè)置在主軸外殼的首端，所述中空直線驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)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(dòng)裝置相連接，并受該中空直線驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)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(shè)置在中空直線驅(qū)動(dòng)裝置上。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述拉刀夾爪為HSK刀柄夾爪。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述超聲波刀柄為HSK超聲波刀柄。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述中空直線驅(qū)動(dòng)裝置為氣缸、油缸或直線電機(jī)，該中空直線驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)部件上設(shè)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(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，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(lái)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(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主軸外殼的首端外周面上設(shè)有無(wú)線電能傳輸裝置保持架。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述中空出水接頭、中空直線驅(qū)動(dòng)裝置、中空打刀桿、拉刀夾爪和超聲波刀柄均同心于基準(zhǔn)軸心。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，通過(guò)控制中空直線驅(qū)動(dòng)裝置的伸縮便可實(shí)現(xiàn)控制拉刀夾爪將超聲波刀柄夾緊或松開，有效簡(jiǎn)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(wèn)題，還大大提升工作效率，且裝配精度高，鎖定效果好，進(jìn)而保證加工效果；同時(shí)在加工過(guò)程中，水經(jīng)中空出水接頭進(jìn)入主軸轉(zhuǎn)子并依次穿過(guò)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(shí)也能利用水流順勢(shì)將深孔中的肩料排出，進(jìn)而解決深孔加工中排肩難的問(wèn)題，有效提升在深孔加工方面的優(yōu)勢(shì)以及對(duì)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(zhǎng)，易于廣泛推廣使用。
[0013]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的全剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例:見圖1和圖2，本實(shí)用新型提供的一種具有中空出水和自動(dòng)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(dòng)裝置4、鼠籠式電機(jī)5、中空打刀桿6和拉刀夾爪7，所述鼠籠式電機(jī)5設(shè)置在主軸外殼I內(nèi)，所述主軸轉(zhuǎn)子2貫穿鼠籠式電機(jī)5的轉(zhuǎn)軸并通過(guò)軸承組件設(shè)置在主軸外殼I內(nèi)，該主軸轉(zhuǎn)子2上設(shè)有沿其軸心線延伸的輸水通道，所述拉刀夾爪7設(shè)置在主軸外殼I的首端，所述中空直線驅(qū)動(dòng)裝置4設(shè)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(dòng)裝置4相連接，并受該中空直線驅(qū)動(dòng)裝置4驅(qū)動(dòng)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(shè)置在中空直線驅(qū)動(dòng)裝置4上。
[0017]本實(shí)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(yīng)為HSK超聲波刀柄8。其它實(shí)施例中，該拉刀夾爪7可以為其它類型的夾爪，以適配相應(yīng)類型的超聲波刀柄8。
[0018]本實(shí)施例中，所述中空直線驅(qū)動(dòng)裝置4為油缸，該油缸的驅(qū)動(dòng)部件(即活塞桿)上設(shè)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(shí)施例中，該中空直線驅(qū)動(dòng)裝置4也可以為氣缸或直線電機(jī)，然后在其的驅(qū)動(dòng)部件上設(shè)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(lái)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(shè)有無(wú)線電能傳輸裝置保持架10，且來(lái)安裝無(wú)線電能傳輸裝置，以驅(qū)動(dòng)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(guò)夾頭設(shè)置在所述變幅桿的首端，該變幅桿的尾部外側(cè)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(guò)連接部件設(shè)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(shè)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(chǔ)水腔，該儲(chǔ)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(chǔ)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(dòng)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(zhǔn)軸心，有效減少非軸向振動(dòng)的影響，以確保作單一的軸向運(yùn)動(dòng)，大大提高超聲能量傳遞效率，保證加工質(zhì)量。
[0022]工作時(shí)，通過(guò)控制中空直線驅(qū)動(dòng)裝置4的伸縮便可以實(shí)現(xiàn)拉刀夾爪7的夾緊或松開動(dòng)作，以相應(yīng)將超聲波刀柄8夾緊或松開，有效簡(jiǎn)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(wèn)題，還大大提升工作效率，且裝配精度高，鎖定效果好，進(jìn)而保證加工效果；同時(shí)在加工過(guò)程中，水經(jīng)中空出水接頭3進(jìn)入主軸轉(zhuǎn)子2并依次穿過(guò)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(shí)也能利用水流順勢(shì)將深孔中的肩料排出，進(jìn)而解決深孔加工中排肩難的問(wèn)題，有效提升在深孔加工方面的優(yōu)勢(shì)以及對(duì)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(zhǎng)。
[0023]根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制，采用與其相同或相似的其它電主軸，均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有中空出水和自動(dòng)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(dòng)裝置、鼠籠式電機(jī)、中空打刀桿和拉刀夾爪，所述鼠籠式電機(jī)設(shè)置在主軸外殼內(nèi)，所述主軸轉(zhuǎn)子貫穿鼠籠式電機(jī)的轉(zhuǎn)軸并通過(guò)軸承組件設(shè)置在主軸外殼內(nèi)，該主軸轉(zhuǎn)子上設(shè)有沿其軸心線延伸的輸水通道，所述拉刀夾爪設(shè)置在主軸外殼的首端，所述中空直線驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)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(dòng)裝置相連接，并受該中空直線驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)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(shè)置在中空直線驅(qū)動(dòng)裝置上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有中空出水和自動(dòng)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(quán)利要求2所述的具有中空出水和自動(dòng)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(quán)利要求1-3之一所述的具有中空出水和自動(dòng)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(dòng)裝置為氣缸、油缸或直線電機(jī)，該中空直線驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)部件上設(shè)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(quán)利要求1或2所述的具有中空出水和自動(dòng)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(lái)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(quán)利要求1-3之一所述的具有中空出水和自動(dòng)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(shè)有無(wú)線電能傳輸裝置保持架。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的具有中空出水和自動(dòng)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(dòng)裝置、中空打刀桿、拉刀夾爪和超聲波刀柄均同心于基準(zhǔn)軸心。
【文檔編號(hào)】B28D7/00GK205651536SQ201620334818
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日 公開號(hào)201620334818.1, CN 201620334818, CN 205651536 U, CN 205651536U, CN-U-205651536, CN201620334818, CN201620334818.1, CN205651536 U, CN205651536U
【發(fā)明人】張?jiān)鲇? 李澤湘, 劉升, 米長(zhǎng)軍
【申請(qǐng)人】東莞市優(yōu)超精密技術(shù)有限公司