本實用新型涉及機電傳輸裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高速超聲波自動換刀電主軸。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的數(shù)控加工中心采用了超聲能量輔助的方式，結(jié)合機床的高速旋轉(zhuǎn)，用于對硬脆材料加工。在超聲輔助加工中，超聲能是加工工藝最為關(guān)鍵的參數(shù)，其起到激發(fā)材料的原子能，降低切削力等作用。換能器是超聲加工中提供超聲能量的核心執(zhí)行機構(gòu)，其工作原理是利用壓電逆效應(yīng)將頻率電信號轉(zhuǎn)換為高頻超聲振動，并將超聲能傳輸?shù)郊庸げ牧?。換能器作為超聲能量傳遞的載體，其工作性能直接影響加工材料的表面精度、加工效率、刀具壽命。為保證材料的加工精度與效率，需要精確控制換能器的超聲能量傳遞與振動模式。現(xiàn)有技術(shù)中的大局加工阻力大，加工效率低，加工粗糙度低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種具有極大延長刀具使用壽命,殘留加工應(yīng)力小、快速換刀，更換刀具方便加工等優(yōu)勢的高速超聲波自動換刀電主軸。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是：一種高速超聲波自動換刀電主軸，具有超聲波主軸；所述超聲波主軸包括機殼，與機殼同軸線設(shè)置的轉(zhuǎn)子軸，以及固定在轉(zhuǎn)子軸端部通過螺帽及彈性筒夾連接的加工刀具；所述轉(zhuǎn)子軸前端設(shè)有刀柄超聲波刀柄，轉(zhuǎn)子軸的后端伸入機殼后端；所述超聲波刀柄內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)藏式裝配室；所述內(nèi)藏式裝配室內(nèi)可拆卸安裝有內(nèi)置換能器；所述轉(zhuǎn)子軸的前端設(shè)有前軸承組件，后端設(shè)有后軸承組件；所述前軸承組件外側(cè)設(shè)有前端蓋；所述前端蓋與機殼之間通過前軸承密封件密封連接；所述超聲波刀柄的上方安裝有超聲波發(fā)生裝置；所述超聲波發(fā)生裝置包括呈“L”形設(shè)置的組合支架，以及安裝在組合支架上的平面調(diào)節(jié)支架和垂直調(diào)節(jié)支架；所述平面調(diào)節(jié)支架通過定圈后與設(shè)置于超聲波刀柄上的動圈耦合連接，且定圈和動圈之間具有間隙；所述間隙為0.8～1.5mm。

上述技術(shù)方案所述超聲波發(fā)生裝置上安裝有滾輪；所述滾輪上方設(shè)有推動桿；所述推動桿與滾輪之間具有間隙。

上述技術(shù)方案所述組合支架由第一支架、L形支架和第二支架組成；所述平面調(diào)節(jié)支架包括通過緊固件固定連接在L形支架和第二支架上的“匚”形調(diào)節(jié)片；所述“匚”形調(diào)節(jié)片上開設(shè)有調(diào)節(jié)腰形孔。

上述技術(shù)方案所述垂直調(diào)節(jié)支架包括通過緊固件固定連接第一支架和L形支架的合頁形連接件；所述合頁形連接件上開設(shè)有連接腰形孔。

上述技術(shù)方案所述超聲波發(fā)生裝置還具有2針超聲波電源插座；所述2針超聲波電源插座通過緊固件與機殼前端蓋固定連接，且與第一支架固定連接。

上述技術(shù)方案所述超聲波發(fā)生裝置還包括彈性緩沖器；所述彈性緩沖器設(shè)置于平面調(diào)節(jié)支架上方，且通過“L”形連接桿和緊固件安裝于組合支架上。

上述技術(shù)方案所述機殼內(nèi)設(shè)有水冷卻驅(qū)動電機；所述水冷卻驅(qū)動電機包括轉(zhuǎn)子軸，以及纏繞于套接在轉(zhuǎn)子軸上的繞線架上的定子線圈；所述定子線圈外側(cè)環(huán)繞有水循環(huán)機構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子軸后端具有自動換刀裝置。

上述技術(shù)方案所述自動換刀裝置包括氣動氣缸體組件和刀柄鎖緊件；所述氣動氣缸體組件包括設(shè)置于缸體內(nèi)的一級氣動氣缸活塞和二級氣動氣缸活塞；所述一級氣動氣缸活塞的前端部穿過缸體內(nèi)通孔后與二級氣動氣缸活塞的后端部相接觸；所述二級氣動氣缸活塞上設(shè)有導(dǎo)向桿和復(fù)位彈簧，二級氣動氣缸活塞前端具有開口；所述開口與刀柄鎖緊件的后端部相配合。

上述技術(shù)方案所述機殼后端還具有通過緊固件固定連接的自動換刀檢測信號組件；所述自動換刀檢測信號組件對應(yīng)氣動氣缸體組件伸出位置設(shè)置。

上述技術(shù)方案所述氣動氣缸體組件后端具有后蓋；所述后蓋上連接有換刀除塵壓力管、氣封壓力管、卸刀進氣壓力管、冷卻進水管、冷卻出水管、接近開關(guān)和吊環(huán)提手。

采用上述技術(shù)方案后，本實用新型具有以下積極的效果：

(1)本實用新型采用驅(qū)動電機直接連接超聲波主軸和超聲波刀柄，具有超聲波主軸和超聲波刀柄相互獨立，快速換刀，更換刀具方便加工等特點。

(2)本實用新型利用刀具在軸向高頻振動，以及刀具高速旋轉(zhuǎn)切削工件等多重作用下，可以減小加工阻力，提高加工效率，明顯提高加工面粗糙度，刀具因本身高頻振動而不沾殘屑，極大延長刀具使用壽命,殘留加工應(yīng)力小等優(yōu)勢，適合強化玻璃、半導(dǎo)體等零件加工以及石英、氧化鋁等硬脆材料的加工。

(3)本實用新型上安裝有超聲波發(fā)生裝置，具有緩沖效果，有效保護發(fā)射器，避免發(fā)射器因碰撞損壞，提高工作效率。

附圖說明

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的左視圖；

圖3為本實用新型的自動換刀裝置放大示意圖；

圖4為本實用新型的超聲波主軸的放大示意圖；

具體實施方式

(實施例1)

見圖1至圖4，本實用新型涉及一種高速超聲波自動換刀電主軸，具有超聲波主軸；超聲波主軸包括機殼1，與機殼1同軸線設(shè)置的轉(zhuǎn)子軸2，以及固定在轉(zhuǎn)子軸2端部通過螺帽及彈性筒夾3連接的加工刀具4；轉(zhuǎn)子軸2前端設(shè)有刀柄超聲波刀柄22，轉(zhuǎn)子軸2的后端伸入機殼1后端；超聲波刀柄22內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)藏式裝配室；內(nèi)藏式裝配室內(nèi)可拆卸安裝有內(nèi)置換能器5；轉(zhuǎn)子軸2的前端設(shè)有前軸承組件25，后端設(shè)有后軸承組件26；前軸承組件25外側(cè)設(shè)有前端蓋27；前端蓋27與機殼1之間通過前軸承密封件28密封連接；超聲波刀柄22的上方安裝有超聲波發(fā)生裝置11；超聲波發(fā)生裝置11包括呈“L”形設(shè)置的組合支架7，以及安裝在組合支架7上的平面調(diào)節(jié)支架18和垂直調(diào)節(jié)支架19；平面調(diào)節(jié)支架18通過定圈20后與設(shè)置于超聲波刀柄22上的動圈21耦合連接，且定圈20和動圈21之間具有間隙；間隙為0.8～1.5mm。

超聲波發(fā)生裝置11上安裝有滾輪43；滾輪43上方設(shè)有推動桿44；推動桿44與滾輪43之間具有間隙。

組合支架7由第一支架38、L形支架39和第二支架40組成；平面調(diào)節(jié)支架18包括通過緊固件固定連接在L形支架39和第二支架40上的“匚”形調(diào)節(jié)片41；“匚”形調(diào)節(jié)片41上開設(shè)有調(diào)節(jié)腰形孔。

垂直調(diào)節(jié)支架19包括通過緊固件固定連接第一支架38和L形支架39的合頁形連接件42；合頁形連接件42上開設(shè)有連接腰形孔。

超聲波發(fā)生裝置11還具有2針超聲波電源插座23；2針超聲波電源插座23通過緊固件與機殼1前端蓋固定連接，且與第一支架固定連接。

超聲波發(fā)生裝置11還包括彈性緩沖器24；彈性緩沖器24設(shè)置于平面調(diào)節(jié)支架18上方，且通過“L”形連接桿和緊固件安裝于組合支架7上。

機殼1內(nèi)設(shè)有水冷卻驅(qū)動電機6；水冷卻驅(qū)動電機6包括轉(zhuǎn)子軸2，以及纏繞于套接在轉(zhuǎn)子軸2上的繞線架上的定子線圈8；定子線圈8外側(cè)環(huán)繞有水循環(huán)機構(gòu)9；轉(zhuǎn)子軸2后端具有自動換刀裝置10。

自動換刀裝置10包括氣動氣缸體組件和刀柄鎖緊件12；氣動氣缸體組件包括設(shè)置于缸體15內(nèi)的一級氣動氣缸活塞13和二級氣動氣缸活塞14；一級氣動氣缸活塞13的前端部穿過缸體15內(nèi)通孔后與二級氣動氣缸活塞14的后端部相接觸；二級氣動氣缸活塞14上設(shè)有導(dǎo)向桿16和復(fù)位彈簧17，二級氣動氣缸活塞14前端具有開口；開口與刀柄鎖緊件12的后端部相配合。

機殼1后端還具有通過緊固件固定連接的自動換刀檢測信號組件29；自動換刀檢測信號組件29對應(yīng)氣動氣缸體組件伸出位置設(shè)置。

氣動氣缸體組件后端具有后蓋30；后蓋30上連接有換刀除塵壓力管31、氣封壓力管32、卸刀進氣壓力管33、冷卻進水管34、冷卻出水管35、接近開關(guān)36和吊環(huán)提手37。

本實用新型的工作原理為：當超聲波電源通電，電機通電高速旋轉(zhuǎn)，定圈20與高速旋轉(zhuǎn)動圈21換能器5相互作用輸出高頻超聲波到加工刀具4。

在換刀時，當插刀裝置插入時，推動桿會帶動滾輪43滾動，從而使得超聲波發(fā)生裝置11向外翻轉(zhuǎn)，退出工作區(qū)域，順利換刀，有效保護發(fā)射器，避免發(fā)射器因碰撞損壞。

以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。