本實用新型涉及一種超聲輔助磨削掏棒機(jī)床主軸。

背景技術(shù)：

LED（發(fā)光二極管）作為綠色照明的典型代表，擁有節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)勢，近年來迅速滲透到照明領(lǐng)域的各個角落，市場規(guī)?？焖偬嵘瑧?yīng)用領(lǐng)域不斷延伸，成為未來新能源發(fā)展的方向之一。藍(lán)寶石晶體具有硬度高、熔點(diǎn)高、透光性好、電絕緣性優(yōu)良、化學(xué)性能穩(wěn)的特點(diǎn)，是一種集優(yōu)良的光學(xué)、物理和化學(xué)性能于一體的多功能晶體材料。目前，90%以上的LED襯底材料均選用藍(lán)寶石晶體。目前，藍(lán)寶石單晶生長絕大多數(shù)為A向生長，而LED中藍(lán)寶石晶棒的使用絕大多數(shù)是其C面（（0001）面），故在藍(lán)寶石晶棒的生產(chǎn)過程中，需要從晶錠側(cè)面鉆取C向晶棒。所掏晶棒既要滿足取向要求，又要保證不能給晶棒帶來任何的損傷。而藍(lán)寶石脆性大、硬度高，其莫氏硬度僅次于金剛石，高達(dá)9。藍(lán)寶石晶體的高硬度和高脆性使得對其掏棒加工非常困難，較高效率低，生產(chǎn)成本高。

超聲振動輔助加工是近幾十年發(fā)展和應(yīng)用的一種新型加工方法，大量的理論和實驗研究表明，超聲振動輔助磨削在加工硬脆性難加工材料時具有普通磨削加工無法比擬的工藝效果，具有加工效率高、加工損傷小、零件表面質(zhì)量好、工具磨損小等優(yōu)點(diǎn)。因此，將超聲輔助磨削加工技術(shù)用于對藍(lán)寶石晶體的掏棒加工，對減小晶棒加工損傷、提高掏棒效率及減小掏棒磨頭的磨損具有重要意義?；诖?，本實用新型提出一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸用于對藍(lán)寶石晶體進(jìn)行掏棒加工。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸，可用于藍(lán)寶石晶體的掏棒加工，以便達(dá)到提高加工效率、提高加工精度及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產(chǎn)成本的目的。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸用于對藍(lán)寶石晶體進(jìn)行掏棒加工，該主軸包括：與機(jī)床連接的支承軸承、主軸殼體、超聲電源、超聲振動系統(tǒng)及前端表面帶金剛石磨料的空心套筒工具頭；

機(jī)床電機(jī)帶動主軸以一定的速度做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使得所述工具頭產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；所述超聲振動系統(tǒng)由超聲電源、超聲換能器和超聲變幅桿組成，超聲振動系統(tǒng)產(chǎn)生一定振幅和頻率的超聲振動，使得工具磨頭在旋轉(zhuǎn)的同時還具有一定頻率和振幅的超聲振動；所述超聲振動系統(tǒng)通過超聲變幅桿之前端節(jié)點(diǎn)位置與主軸殼體相固定連接；所述工具頭與超聲振動系統(tǒng)同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿上；超聲信號通過電刷和感應(yīng)線圈傳遞給超聲振動系統(tǒng)，由超聲變幅桿的軸向振動帶動工具頭做軸向振動。

優(yōu)選的，所述主軸殼體通過支承軸承固定在機(jī)床支架上，并由機(jī)床電機(jī)驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

優(yōu)選的，所述超聲振動系統(tǒng)通過超聲變幅桿之前端節(jié)點(diǎn)位置與主軸殼體用法蘭相固定連接，由主軸殼體帶動所述超聲振動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選的，所述工具頭與超聲振動系統(tǒng)同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿前端，由超聲振動系統(tǒng)帶動工具頭旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，超聲信號由電刷和感應(yīng)線圈通過導(dǎo)線、導(dǎo)線孔傳遞給超聲振動系統(tǒng)，超聲振動系統(tǒng)通過超聲換能器將超聲電信號轉(zhuǎn)換成超聲振動，并經(jīng)過變幅桿將振動振幅放大，并將超聲振動傳遞給工具頭，使得工具頭產(chǎn)生一定振幅和頻率的振動。

優(yōu)選的，所述工具頭內(nèi)孔直徑可以根據(jù)所需工件的尺寸進(jìn)行調(diào)整，但相應(yīng)的工具頭其他尺寸則需經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計和計算，以確保超聲振動的傳遞。

優(yōu)選的，所述工具頭上可以用電鍍、釬焊、燒結(jié)的方式添加磨料。

優(yōu)選的，在傳統(tǒng)掏棒加工基礎(chǔ)上添加軸向超聲振動輔助加工，從而達(dá)到提高加工效率、提高加工精度及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸的使用方法，包括以下步驟：

A1、將超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸裝接在機(jī)床上，由電機(jī)驅(qū)動該超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸對藍(lán)寶石晶體進(jìn)行掏棒加工；

A2、超聲信號通過電刷和感應(yīng)線圈傳遞給超聲振動系統(tǒng)，超聲振動系統(tǒng)帶動工具頭做軸向振動。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型的超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸是在傳統(tǒng)掏棒加工基礎(chǔ)上添加超聲輔助，從而達(dá)到提高加工效率、提高加工精度及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產(chǎn)成本的目的。

1、主軸殼體通過支撐軸承固定在機(jī)床支架上，由電機(jī)驅(qū)動主軸殼體轉(zhuǎn)動；超聲振動系統(tǒng)通過超聲變幅桿之前端節(jié)點(diǎn)位置與主軸殼體用法蘭相固定連接，由主軸殼體帶動所述超聲振動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。

2、工具頭與超聲振動系統(tǒng)同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿上，由超聲振動系統(tǒng)帶動所述工具頭旋轉(zhuǎn)，工具頭內(nèi)孔直徑可以根據(jù)所需工件的尺寸進(jìn)行調(diào)整，但相應(yīng)的工具頭其他尺寸則需經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計和計算，以確保超聲振動的傳遞。

3、超聲信號通過電刷和感應(yīng)線圈傳遞給超聲波系統(tǒng)，超聲振動系統(tǒng)推動工具頭產(chǎn)生一定頻率和振幅的軸向超聲振動。

以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸不局限于實施例。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸的整體示意圖。

圖2是本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸的工具頭示意圖。

圖3是本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸的超聲振動系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

實施例1

參見圖1-3所示，本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸，包括：與機(jī)床連接的支承軸承12、主軸殼體11、超聲電源18、超聲振動系統(tǒng)及前端表面帶金剛石磨料26的空心套筒工具頭19、主軸24、定位螺栓孔25；

機(jī)床電機(jī)帶動主軸以一定的速度做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使得所述工具頭19產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；所述超聲振動系統(tǒng)由超聲電源18、超聲換能器14和超聲變幅桿16組成，超聲振動系統(tǒng)產(chǎn)生一定振幅和頻率的超聲振動，使得工具頭19在旋轉(zhuǎn)的同時還具有一定頻率和振幅的超聲振動；所述超聲振動系統(tǒng)通過超聲變幅桿16之前端節(jié)點(diǎn)位置與主軸殼體11相固定連接；所述工具頭19與超聲振動系統(tǒng)同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿16上；超聲信號通過電刷22和感應(yīng)線圈23傳遞給超聲振動系統(tǒng)，由超聲變幅桿16的軸向振動帶動工具頭19做軸向振動。

更進(jìn)一步，所述主軸殼體11通過支承軸承12固定在機(jī)床支架13上，并由機(jī)床電機(jī)驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

更進(jìn)一步，所述超聲振動系統(tǒng)通過超聲變幅桿16之前端節(jié)點(diǎn)位置與主軸殼體11用法蘭21相固定連接，由主軸殼體11帶動所述超聲振動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。

更進(jìn)一步，所述工具頭19與超聲振動系統(tǒng)同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿16前端，由超聲振動系統(tǒng)帶動工具頭19旋轉(zhuǎn)。

更進(jìn)一步，超聲信號由電刷22和感應(yīng)線圈23通過導(dǎo)線15、導(dǎo)線孔17傳遞給超聲振動系統(tǒng)，超聲振動系統(tǒng)通過超聲換能器14將超聲電信號轉(zhuǎn)換成超聲振動，并經(jīng)過超聲變幅桿16將振動振幅放大，并將超聲振動傳遞給工具頭19，使得工具頭19產(chǎn)生一定振幅和頻率的振動。

更進(jìn)一步，所述工具頭19內(nèi)孔直徑可以根據(jù)所需工件的尺寸進(jìn)行調(diào)整，但相應(yīng)的工具頭19其他尺寸則需經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計和計算，以確保超聲振動的傳遞。

更進(jìn)一步，所述工具頭19上可以用電鍍、釬焊、燒結(jié)的方式添加磨料26。

更進(jìn)一步，在傳統(tǒng)掏棒加工基礎(chǔ)上添加軸向超聲振動輔助加工，從而達(dá)到提高加工效率、提高加工精度及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

一種超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸的使用方法，包括以下步驟：

A1、將超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸裝接在機(jī)床上，由電機(jī)驅(qū)動該超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸對藍(lán)寶石晶體進(jìn)行掏棒加工；

A2、超聲信號通過電刷22和感應(yīng)線圈23傳遞給超聲振動系統(tǒng)，超聲振動系統(tǒng)帶動工具頭19做軸向振動。

本實用新型的超聲振動輔助磨削掏棒機(jī)床主軸可用于藍(lán)寶石晶體的掏棒加工，大大提高掏棒的加工效率、加工精度以及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

以上所述，僅為本實用新型較佳實施例而已，故不能依此限定本實用新型實施的范圍，即依本實用新型專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實用新型涵蓋的范圍內(nèi)。