專利名稱：一種微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及特種加工機床的主軸系統(tǒng)技術領域，特別涉及一種微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)。
背景技術：
隨著科學技術的發(fā)展以及社會需求的驅動，現(xiàn)代制造技術逐步向微小化、精密化的方向發(fā)展，而特種加工方法則在精細化加工中具有原理上的優(yōu)勢。特種加工方法是利用各種物理能量進行加工，一般沒有宏觀的切削力作用，因此在微細零部件的加工中具有不可替代的優(yōu)越性。 微細超聲加工與微細旋轉超聲加工同屬于超聲加工，而超聲加工是特種加工領域中的一種。超聲加工是利用工具端面作超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工硬脆材料的一種加工方法。加工時，在工具頭與工件之間加入液體與磨料混合的懸浮液，并在工具頭振動方向加上一個不大的壓力，超聲波發(fā)生器產生的超聲頻電振蕩通過換能器轉變?yōu)槌曨l的機械振動，變幅桿將振幅放大到O. 01 O. 15_，再傳給工具，并驅動工具端面作超聲振動，迫使懸浮液中的懸浮磨料在工具頭的超聲振動下以很大速度不斷撞擊拋磨被加工表面，把加工區(qū)域的材料粉碎成很細的微粒，從材料上被打擊下來。微細超聲加工是在傳統(tǒng)超聲加工的基礎上減小工具頭尺寸和工具頭端面的振幅實現(xiàn)的，由于微細超聲加工所需的振幅很小，一般換能器前匹配塊輸出的振幅就能滿足微細加工要求，所以微細超聲加工振動系統(tǒng)中沒有變幅桿對振幅進行放大。微細旋轉超聲加工是在微細超聲加工的基礎上對工具頭施加旋轉運動，以提高加工效率。微細超聲加工與微細旋轉超聲加工一般都采用工件加振的方式進行加工，然而工件質量的變化對微細超聲振動系統(tǒng)的要求較高，難以滿足不同工件不同尺寸的加工。

實用新型內容本實用新型專利所要解決的技術問題是提供一種結構緊湊、性能優(yōu)良、方便實用的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為一種微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，包括電機裝置、主軸裝置、進電裝置、微細超聲縱振系統(tǒng)與微細工具定位夾緊裝置；所述電機裝置包括伺服電機，所述主軸裝置包括主軸，所述微細超聲縱振系統(tǒng)包括壓電陶瓷片；所述主軸的一端穿過進電裝置與伺服電機連接，所述主軸的另一端與微細超聲縱振系統(tǒng)連接，驅動微細工具定位夾緊裝置的微細超聲縱振系統(tǒng)與微細工具定位夾緊裝置連接；所述進電裝置與微細超聲縱振系統(tǒng)的壓電陶瓷片電連接。優(yōu)選地，所述主軸的內部中空，其內依次設有穿線孔與用于安裝微細超聲縱振系統(tǒng)的第一錐形空腔。優(yōu)選地，所述主軸裝置還包括主軸支撐組件和主軸密封組件；所述主軸支撐組件包括主軸座、后端蓋、后套圈、彈性擋圈、前段差套筒、前套圈、前端蓋、第一角接觸球軸承對、第二角接觸球軸承對、前隔套、后隔套；所述主軸密封組件包括后密封環(huán)和前密封環(huán)；所述主軸通過第一角接觸球軸承對、第二角接觸球軸承對套設于主軸座內；所述第一角接觸球軸承對之間用前套圈和前隔套隔開；所述第二角接觸球軸承對左邊軸承內圈和外圈分別用前段差套筒軸向定位于主軸座上，第一角接觸球軸承對右邊軸承內圈和外圈分別用前密封環(huán)和前端蓋軸向定位于主軸座上，且所述前端蓋用螺栓固定于主軸座端部；所述第二角接觸球軸承對之間用后套圈和后隔套隔開，所述第一角接觸球軸承對左邊軸承內圈和外圈分別用后密封環(huán)和后端蓋軸向定位于主軸座上，且所述后端蓋用螺栓固定于主軸座內；所述第二角接觸球軸承對右邊軸承內圈和外圈分別用主軸第二軸肩和彈性擋圈軸向定位于主軸座上；所述主軸座上設有安裝槽，所述彈性擋圈設于槽內。 優(yōu)選地，所述主軸裝置還包括主軸座夾持裝置，所述主軸座夾持裝置包括主軸座套,所述主軸座通過螺栓套設于主軸座套內。 優(yōu)選地，所述進電裝置包括滑環(huán)座、滑環(huán)外圈、滑環(huán)內圈；所述主軸上還設有進線孔，所述進線孔與穿線孔連通；所述滑環(huán)內圈通過主軸第一軸肩定位且用螺釘套設于主軸上；所述滑環(huán)外圈套設于滑環(huán)內圈上，且所述滑環(huán)外圈用螺栓固定于滑環(huán)座上；所述滑環(huán)座用螺栓固定于主軸座端部；所述電源線依次通過滑環(huán)外圈、滑環(huán)內圈、進線孔、穿線孔與壓電陶瓷片電連接。優(yōu)選地，所述微細超聲縱振系統(tǒng)包括后匹配塊、壓電陶瓷片、前匹配塊與錐形定位法蘭；所述后匹配塊、壓電陶瓷片依次通過螺栓同時固定于前匹配塊一端端面上，所述錐形定位法蘭套設于前匹配塊上且通過螺栓固定于主軸的主軸螺栓孔內；所述前匹配塊另一端穿出第一錐形空腔；該端設有用于安裝微細超聲縱振系統(tǒng)的第二錐形空腔。優(yōu)選地，所述微細工具定位夾緊裝置包括錐形定位螺紋緊固夾頭和微細工具頭；所述錐形定位螺紋緊固夾頭設于第二錐形空腔內，所述微細工具頭設于錐形定位螺紋緊固夾頭上且穿出于所述第二錐形空腔外。優(yōu)選地，所述電機裝置還包括L型橫向支撐擋板、L型橫向支撐擋板固定螺栓、縱向支撐擋板；所述伺服電機通過螺栓固定于L型橫向支撐擋板上，所述L型橫向支撐擋板通過螺栓固定于縱向支撐擋板上；另外，所述主軸座套通過螺栓固定于縱向支撐擋板上。優(yōu)選地，所述電機裝置還包括加強筋；所述加強筋通過加強筋緊固螺栓固定于L型橫向支撐擋板和縱向支撐擋板上。以增強伺服電機支座裝置的剛性。優(yōu)選地，所述主軸通過聯(lián)軸器與伺服電機連接。本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果I)本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)在加工時，微細工具定位夾緊裝置的微細工具頭在主軸11的作用下進行旋轉運動；同時，該微細工具頭在壓電陶瓷片的作用下高頻振動；該微細工具頭的運動是二者運動的合成，有效的提高了加工硬脆材料的效率；2)本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的微細工具頭安裝在錐形定位螺紋緊固夾頭內；這種設計方式不僅能保證回轉精度，而且有利于超聲振動在兩接觸實體間的傳遞，不至于在連接處由于超聲振動而過熱；3)本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的微細超聲縱振系統(tǒng)的錐形定位法蘭有利于該法蘭安裝在主軸端部的錐形孔內；通過擰緊螺栓，就可以保證微細超聲縱振系與錐形孔的緊密配合，從而保證微細工具頭的回轉精度；4)本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的超聲振動系統(tǒng)直接安裝在主軸上，使傳遞結構更為緊湊，運動傳動鏈部件減少，能夠充分的保證主軸系統(tǒng)的回轉精度。

圖I為本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的主視圖； 圖2為本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的側視圖；圖3為本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的主軸座剖視圖；圖4為本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的微細超聲振動系統(tǒng)剖視圖；圖5為本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的微細工具頭的俯視圖；圖6為本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的微細工具頭的主視圖；圖7為本實用新型微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的主軸剖視圖；圖8為圖7的A部放大圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但實用新型的實施方式不限于此。如圖1、2、3、4、5、6、7與8所示，一種微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，包括電機裝置、主軸裝置、進電裝置、微細超聲縱振系統(tǒng)13與微細工具定位夾緊裝置。電機裝置包括伺服電機1，主軸裝置包括主軸11，微細超聲縱振系統(tǒng)13包括壓電陶瓷片35。主軸11的一端穿過進電裝置與伺服電機I連接，主軸11的另一端與微細超聲縱振系統(tǒng)13連接，微細超聲縱振系統(tǒng)13與微細工具定位夾緊裝置連接。進電裝置與微細超聲縱振系統(tǒng)13的壓電陶瓷片35電連接，進而驅動微細工具定位夾緊裝置。在本實施例中，主軸11通過聯(lián)軸器2與伺服電機I連接。加工時，微細工具定位夾緊裝置的微細工具頭14在主軸11的作用下進行旋轉運動；同時，該微細工具頭14在壓電陶瓷片35的作用下高頻振動；該微細工具頭14的運動是二者運動的合成，有效的提高了加工硬脆材料的效率。該微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)的具體結構如下主軸11為三段式階梯軸，其上設有第一軸肩111與第二軸肩112 ;所述主軸內部中空，其內依次設有穿線孔41與用于安裝微細超聲縱振系統(tǒng)的第一錐形空腔42。主軸裝置還包括主軸支撐組件和主軸密封組件。主軸支撐組件包括主軸座8、后端蓋23、后套圈24、彈性擋圈25、前段差套筒26、前套圈27、前端蓋9、角接觸球軸承對29、角接觸球軸承對31、前隔套30、后隔套32。主軸密封組件包括后密封環(huán)22和前密封環(huán)28。主軸11通過角接觸球軸承對29、角接觸球軸承對31套設于主軸座內。角接觸球軸承29對之間用前套圈27和前隔套30隔開；角接觸球軸承對29左邊軸承內圈和外圈分別用前段差套筒26軸向定位于主軸座8上，角接觸球軸承對29右邊軸承內圈和外圈分別用前密封環(huán)28和前端蓋9軸向定位于主軸座8上，且前端蓋9用螺栓10固定于主軸座8端部。角接觸球軸承對31之間用后套圈24和后隔套32隔開。角接觸球軸承對7 31左邊軸承內圈和外圈分別用后密封環(huán)22和后端蓋23軸向定位于主軸座8上，且后端蓋23用螺栓固定于主軸座內。角接觸球軸承對31右邊軸承內圈和外圈分別用主軸第二軸肩和彈性擋圈25軸向定位于主軸座8上。主軸座上設有安裝槽，彈性擋圈25設于該槽內。主軸裝置還包括主軸座夾持裝置，所述主軸座夾持裝置包括主軸座套7，所述主軸座8通過螺栓5套設于主軸座套7內。進電裝置包括滑環(huán)座4、滑環(huán)外圈20、滑環(huán)內圈21。主軸上還設有進線孔40，進線孔40與穿線孔41連通?；h(huán)內圈21通過主軸第一軸肩111定位且用螺釘套設于主軸11上?；h(huán)外圈20套設于滑環(huán)內圈21上，且滑環(huán)外圈20用螺栓固定于滑環(huán)座4上；所述滑環(huán)座4用螺栓3固定于主軸座8端部；所述電源線依次通過滑環(huán)外圈20、滑環(huán)內圈21、進線孔40、穿線孔41與壓電陶瓷片35電連接。 微細超聲縱振系統(tǒng)13包括后匹配塊34、壓電陶瓷片35、前匹配塊36與錐形定位法蘭37。后匹配塊34、壓電陶瓷片35依次通過螺栓33同時固定于前匹配塊36 —端端面上。錐形定位法蘭37套設于前匹配塊36上且通過螺栓12固定于主軸11的主軸螺栓孔43內。前匹配塊36另一端穿出第一錐形空腔42 ;該端設有用于安裝微細超聲縱振系統(tǒng)的第二錐形空腔。微細工具定位夾緊裝置包括錐形定位螺紋緊固夾頭39和微細工具頭14。錐形定位螺紋緊固夾頭39設于第二錐形空腔38內，微細工具頭14設于錐形定位螺紋緊固夾頭39上且穿出于第二錐形空腔38外。電機裝置還包括L型橫向支撐擋板16、L型橫向支撐擋板固定螺栓17、縱向支撐擋板19。伺服電機I通過螺栓固定于L型橫向支撐擋板16上，L型橫向支撐擋板16通過螺栓17固定于縱向支撐擋板19上。另外，主軸座套7通過螺栓6固定于縱向支撐擋板19上。為進一步保證固定效果，電機裝置還包括加強筋18。加強筋18通過加強筋緊固螺栓15固定于L型橫向支撐擋板16和縱向支撐擋板19上。試驗可知，在滿足回轉精度要求的前提下，采用工具頭高頻振動不失為一種可行的加工方式，而且超聲振動系統(tǒng)對工件的安裝沒有任何影響，對硬脆工件的種類規(guī)格和尺寸沒有任何要求。本實用新型是一種結構緊湊、性能優(yōu)良、方便實用的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)。上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍。即凡依本實用新型內容所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求1.一種微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于包括電機裝置、主軸裝置、進電裝置、微細超聲縱振系統(tǒng)(13)與微細工具定位夾緊裝置；所述電機裝置包括伺服電機(1)，所述主軸裝置包括主軸(11)，所述微細超聲縱振系統(tǒng)(13)包括壓電陶瓷片(35);所述主軸(11)的一端穿過進電裝置與伺服電機(I)連接，所述主軸(11)的另一端與微細超聲縱振系統(tǒng)(13)連接，驅動微細工具定位夾緊裝置的微細超聲縱振系統(tǒng)(13)與微細工具定位夾緊裝置連接；所述進電裝置與微細超聲縱振系統(tǒng)(13)的壓電陶瓷片(35)電連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述主軸(11)的內部中空，其內依次設有穿線孔(41)與用于安裝微細超聲縱振系統(tǒng)的第一錐形空腔(42)。
3.根據(jù)權利要求2所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述主軸裝置還包括主軸支撐組件和主軸密封組件；所述主軸支撐組件包括主軸座(8)、后端蓋(23)、后套圈(24)、彈性擋圈(25)、前段差套筒(26)、前套圈(27)、前端蓋(9)、角接觸球軸承對(29 )、角接觸球軸承對(31)、前隔套(30)、后隔套(32);所述主軸密封組件包括后密封環(huán)(22)和前密封環(huán)(28);所述主軸(11)通過角接觸球軸承對(29)、角接觸球軸承對(31)套設于主軸座內；所述角接觸球軸承(29 )對之間用前套圈(27 )和前隔套(30 )隔開；所述角接觸球軸承對(29)左邊軸承內圈和外圈分別用前段差套筒(26)軸向定位于主軸座(8 )上，角接觸球軸承對(29 )右邊軸承內圈和外圈分別用前密封環(huán)(28 )和前端蓋(9 )軸向定位于主軸座(8)上，且所述前端蓋(9)用螺栓(10)固定于主軸座(8)端部；所述角接觸球軸承對(31)之間用后套圈(24)和后隔套(32 )隔開，所述角接觸球軸承對(31)左邊軸承內圈和外圈分別用后密封環(huán)(22)和后端蓋(23)軸向定位于主軸座(8)上，且所述后端蓋(23)用螺栓固定于主軸座內；所述角接觸球軸承對7 (31)右邊軸承內圈和外圈分別用主軸第二軸肩和彈性擋圈(25)軸向定位于主軸座(8)上；所述主軸座上設有安裝槽，所述彈性擋圈(25)設于該槽內。
4.根據(jù)權利要求3所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述主軸裝置還包括主軸座夾持裝置，所述主軸座夾持裝置包括主軸座套(7)，所述主軸座(8 )通過螺栓(5 )套設于主軸座套(7 )內。
5.根據(jù)權利要求2-4任一項所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述進電裝置包括滑環(huán)座(4)、滑環(huán)外圈(20)、滑環(huán)內圈(21);所述主軸上還設有進線孔(40)，所述進線孔(40)與穿線孔(41)連通；所述滑環(huán)內圈(21)通過主軸第一軸肩(111)定位且用螺釘套設于主軸(11)上；所述滑環(huán)外圈(20)套設于滑環(huán)內圈(21)上，且所述滑環(huán)外圈(20)用螺栓固定于滑環(huán)座(4)上；所述滑環(huán)座(4)用螺栓(3)固定于主軸座(8)端部；所述電源線依次通過滑環(huán)外圈(20)、滑環(huán)內圈(21)、進線孔(40)、穿線孔(41)與壓電陶瓷片(35)電連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述微細超聲縱振系統(tǒng)(13)包括后匹配塊(34)、壓電陶瓷片(35)、前匹配塊(36)與錐形定位法蘭(37);所述后匹配塊(34)、壓電陶瓷片(35)依次通過螺栓(33)同時固定于前匹配塊(36 ) 一端端面上，所述錐形定位法蘭(37 )套設于前匹配塊(36 )上且通過螺栓(12 )固定于主軸(11)的主軸螺栓孔(43)內；所述前匹配塊(36)另一端穿出第一錐形空腔(42)，該端設有用于安裝微細超聲縱振系統(tǒng)的第二錐形空腔(38)。
7.根據(jù)權利要求6所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述微細工具定位夾緊裝置包括錐形定位螺紋緊固夾頭(39)和微細工具頭(14);所述錐形定位螺紋緊固夾頭(39)設于第二錐形空腔(38)內，所述微細工具頭(14)設于錐形定位螺紋緊固夾頭(39)上且穿出于所述第二錐形空腔(38)外。
8.根據(jù)權利要求7所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述電機裝置還包括L型橫向支撐擋板(16)、L型橫向支撐擋板固定螺栓(17)、縱向支撐擋板(19);所述伺服電機(I)通過螺栓固定于L型橫向支撐擋板(16)上，所述L型橫向支撐擋板(16)通過螺栓(17)固定于縱向支撐擋板(19)上；另外，所述主軸座套(7)通過螺栓(6)固定于縱向支撐擋板(19)上。
9.根據(jù)權利要求8所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述電機裝置還包括加強筋(18);所述加強筋(18)通過加強筋緊固螺栓(15)固定于L型橫向支撐擋板(16)和縱向支撐擋板(19)上。
10.根據(jù)權利要求9所述的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其特征在于所述主軸(11)通過聯(lián)軸器(2)與伺服電機(I)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)，其包括電機裝置、主軸裝置、進電裝置、微細超聲縱振系統(tǒng)與微細工具定位夾緊裝置。電機裝置包括伺服電機，主軸裝置包括主軸，微細超聲縱振系統(tǒng)包括壓電陶瓷片；主軸的一端穿過進電裝置與伺服電機連接，主軸的另一端與微細超聲縱振系統(tǒng)連接，微細超聲縱振系統(tǒng)與微細工具定位夾緊裝置連接；進電裝置與微細超聲縱振系統(tǒng)的壓電陶瓷片電連接，進而驅動微細工具定位夾緊裝置。本實用新型是一種結構緊湊、性能優(yōu)良、方便實用的微細超聲與微細旋轉超聲加工機床的主軸系統(tǒng)。
文檔編號B24B41/04GK202556162SQ20122024603
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權日2012年5月29日
發(fā)明者連海山, 郭鐘寧, 郭帥, 羅紅平, 張偉 申請人:廣東工業(yè)大學