【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及超聲機(jī)床加工，特別涉及一種接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置及電能傳輸方法。
技術(shù)介紹
1、超聲振動輔助機(jī)床加工，如超聲振動輔助銑削，能夠提高加工表面質(zhì)量和加工效率。超聲振動輔助銑削是在傳統(tǒng)銑削基礎(chǔ)上，通過在刀具或工件上施加超聲頻率的振動，使切削刃在極短的時(shí)間內(nèi)完成切削過程，從而改變切削機(jī)理。這種技術(shù)能夠顯著降低切削力，減少刀具磨損，延長刀具壽命，同時(shí)提高加工表面質(zhì)量和加工效率。超聲振動輔助銑削技術(shù)廣泛應(yīng)用于難加工材料的切削加工，如鈦合金、高溫合金等，以及精密模具制造和復(fù)雜曲面加工等領(lǐng)域。
2、由于在超聲銑削加工過程中銑削刀具要跟隨銑床主軸高速轉(zhuǎn)動，因此應(yīng)用于刀具振動銑削加工的超聲換能器在工作時(shí)也處在高速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)。對于高速轉(zhuǎn)動負(fù)載的供電，通常可以采用導(dǎo)電滑環(huán)和感應(yīng)導(dǎo)電兩種方式。但是在高速轉(zhuǎn)動下，導(dǎo)電滑環(huán)磨損非常劇烈，不適用于銑削加工中對超聲換能器進(jìn)行供電。而感應(yīng)導(dǎo)電的傳輸效率受到多種因素的影響，如電磁耦合程度、負(fù)載變化等，可能導(dǎo)致電能傳輸?shù)牟环€(wěn)定。
3、可見，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本專利技術(shù)的目的在于提供一種接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中超聲換能器的供電傳輸不穩(wěn)定、導(dǎo)電部件易磨損技術(shù)問題。
2、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采取了以下技術(shù)方案：
3、一種接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，包括：機(jī)床電主軸、超聲刀柄、超聲刀具、支架及導(dǎo)電組件，機(jī)床
4、超聲刀柄包括兩個(gè)銅環(huán)，兩個(gè)銅環(huán)分別連接于超聲刀具的正極與負(fù)極；
5、超聲刀具包括超聲振子與刀具，超聲振子的正極與負(fù)極分別電連接于兩個(gè)銅環(huán)，刀具連接于超聲振子的下端；
6、導(dǎo)電組件包括兩個(gè)碳纖維束，兩個(gè)碳纖維束的一端分別電連接外界電源的正極和負(fù)極，兩個(gè)碳纖維束的另一端設(shè)成刷子形狀并分別與兩個(gè)銅環(huán)接觸通電。
7、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，支架的上部設(shè)置有弧形連接部，支架的下端設(shè)置有兩個(gè)相互平行的安裝平臺，弧形連接部經(jīng)由螺絲連接于機(jī)床電主軸的外側(cè)，兩個(gè)安裝平臺分別用于安裝兩個(gè)碳纖維束。
8、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，導(dǎo)電組件還包括兩個(gè)固定夾，兩個(gè)固定夾分別經(jīng)由螺絲固定連接于兩個(gè)安裝平臺彼此遠(yuǎn)離的端面，碳纖維束設(shè)成刷子形狀的一端突出于安裝平臺外，碳纖維束的另一端裝夾于固定夾與安裝平臺之間。
9、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，超聲刀柄包括拉釘、刀柄及絕緣套，拉釘連接于刀柄的上端，絕緣套固定套設(shè)在刀柄的下端外側(cè)，兩個(gè)銅環(huán)分別套設(shè)在絕緣套外并經(jīng)由絕緣套絕緣相隔，刀柄的下部設(shè)置有用于容設(shè)安裝超聲振子的空腔。
10、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，超聲振子包括前匹配塊、后匹配塊、壓電陶瓷片與電極片，前匹配塊與后匹配塊經(jīng)由預(yù)應(yīng)力螺栓連接，壓電陶瓷片的數(shù)量與電極片的數(shù)量均為n片，n≧2,n片壓電陶瓷片與n片電極片交替套設(shè)于預(yù)應(yīng)力螺栓外并位于前匹配塊與后匹配塊之間。
11、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，超聲刀具還包括er夾頭，er夾頭包括er螺母與er筒夾，er筒夾連接于刀具的上端，er筒夾的上端伸入前匹配塊的下端內(nèi)側(cè)，er筒夾的下端連接于er螺母內(nèi)，er螺母螺接于前匹配塊的下端外側(cè)。
12、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，前匹配塊的上部設(shè)置有法蘭盤，法蘭盤設(shè)置有第一螺孔，法蘭盤的外側(cè)設(shè)置有第一錐面；刀柄的下端設(shè)置有與第一錐面相配合的第二錐面，刀柄下端與第二錐面相連的平面設(shè)置有與第一螺孔對應(yīng)的第二螺孔，第一螺孔與第二螺孔用于安裝螺絲以使超聲振子與刀柄固定連接。
13、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，絕緣套的側(cè)壁設(shè)置有第一通槽，刀柄設(shè)置有與第一通槽相對應(yīng)的第二通槽，第二通槽連通于空腔，空腔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)線槽，第二通槽貫穿設(shè)置于導(dǎo)線槽的底壁。
14、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，刀柄的上部外側(cè)設(shè)置第三錐面，機(jī)床電主軸設(shè)置有與第三錐面配合接觸的內(nèi)錐面。
15、所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其中，刀柄的中部外側(cè)設(shè)置有用于傳遞扭矩的凹槽，機(jī)床電主軸的下端設(shè)置有與凹槽裝配的鍵塊。
16、一種接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置的電能傳輸方法，其特征在于，包括前面所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，還包括如下步驟：
17、s01、外界超聲波電源將電能傳輸至碳纖維束；
18、s02、碳纖維束通過掃刷接觸銅環(huán)的表面將電能傳輸至銅環(huán)；
19、s03、銅環(huán)將電能通過導(dǎo)線傳輸?shù)匠曊褡由希?/p>
20、s04、超聲振子將電能轉(zhuǎn)化為超聲振動形式的機(jī)械能，并將超聲振動傳輸至刀具。
21、有益效果：
22、本專利技術(shù)提供了一種接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，包括機(jī)床電主軸、超聲刀柄、超聲刀具、支架及導(dǎo)電組件，超聲刀柄設(shè)置兩個(gè)銅環(huán)電連接于超聲刀具的超聲振子，導(dǎo)電組件安裝到支架的下部，導(dǎo)電組件包括兩個(gè)碳纖維束，兩個(gè)碳纖維束分別接觸兩個(gè)銅環(huán)。在進(jìn)行超聲銑削加工時(shí)，機(jī)床電主軸驅(qū)動超聲刀柄高速轉(zhuǎn)動并帶動超聲刀具轉(zhuǎn)動，碳纖維束電連接于外界超聲波電源，碳纖維束通過接觸銅環(huán)實(shí)現(xiàn)對超聲振子供電，以使超聲振子發(fā)出超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲銑削加工。該接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置通過設(shè)置碳纖維束接觸銅環(huán)對超聲振子供電，碳纖維束設(shè)置成刷子形狀，在超聲刀柄高速轉(zhuǎn)動時(shí)，碳纖維束掃刷銅環(huán)表面實(shí)現(xiàn)電能傳輸，因碳纖維的耐磨、柔軟、高導(dǎo)電的特性，碳纖維束能夠與銅環(huán)一直保持良好接觸，實(shí)現(xiàn)了降低磨損、提高電能傳輸穩(wěn)定性的目的。
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1.一種接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，包括：機(jī)床電主軸(1)、超聲刀柄(2)、超聲刀具(3)、支架(4)及導(dǎo)電組件(5)，機(jī)床電主軸(1)驅(qū)動連接超聲刀柄(2)，超聲刀柄(2)的下端與超聲刀具(3)的上端連接，支架(4)安裝于機(jī)床電主軸(1)的外側(cè)，導(dǎo)電組件(5)安裝于支架(4)的下端；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，支架(4)的上部設(shè)置有弧形連接部(41)，支架(4)的下端設(shè)置有兩個(gè)相互平行的安裝平臺(42)，弧形連接部(41)經(jīng)由螺絲連接于機(jī)床電主軸(1)的外側(cè)，兩個(gè)安裝平臺(42)分別用于安裝兩個(gè)碳纖維束(51)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，導(dǎo)電組件(5)還包括兩個(gè)固定夾(52)，兩個(gè)固定夾(52)分別經(jīng)由螺絲固定連接于兩個(gè)安裝平臺(42)彼此遠(yuǎn)離的端面，碳纖維束(51)設(shè)成刷子形狀的一端突出于安裝平臺(42)外，碳纖維束(51)的另一端裝夾于固定夾(52)與安裝平臺(42)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，超聲振子(31)包括前匹配塊(311)、后匹配塊(312)、壓電陶瓷片(313)與電極片(314)，前匹配塊(311)與后匹配塊(312)經(jīng)由預(yù)應(yīng)力螺栓(315)連接，壓電陶瓷片(313)的數(shù)量與電極片(314)的數(shù)量均為n片，n≧2，n片壓電陶瓷片(313)與n片電極片(314)交替套設(shè)于預(yù)應(yīng)力螺栓(315)外并位于前匹配塊(311)與后匹配塊(312)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，超聲刀具(3)還包括ER夾頭(33)，ER夾頭(33)包括ER螺母(331)與ER筒夾(332)，ER筒夾(332)連接于刀具(32)的上端，ER筒夾(332)的上端伸入前匹配塊(311)的下端內(nèi)側(cè)，ER筒夾(332)的下端連接于ER螺母(331)內(nèi)，ER螺母(331)螺接于前匹配塊(311)的下端外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，前匹配塊(311)的上部設(shè)置有法蘭盤(3111)，法蘭盤(3111)設(shè)置有第一螺孔(3112)，法蘭盤(3111)的外側(cè)設(shè)置有第一錐面(3113)；刀柄(23)的下端設(shè)置有與第一錐面(3113)相配合的第二錐面(232)，刀柄(23)下端與第二錐面(232)相連的平面設(shè)置有與第一螺孔(3112)對應(yīng)的第二螺孔(233)，第一螺孔(3112)與第二螺孔(233)用于安裝螺絲以使超聲振子(31)與刀柄(23)固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，絕緣套(24)的側(cè)壁設(shè)置有第一通槽(241)，刀柄(23)設(shè)置有與第一通槽(241)相對應(yīng)的第二通槽(234)，第二通槽(234)連通于空腔(231)，空腔(231)內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)線槽(235)，第二通槽(234)貫穿設(shè)置于導(dǎo)線槽(235)的底壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，刀柄(23)的上部外側(cè)設(shè)置第三錐面(236)，機(jī)床電主軸(1)設(shè)置有與第三錐面(236)配合接觸的內(nèi)錐面；刀柄(23)的中部外側(cè)設(shè)置有用于傳遞扭矩的凹槽(237)，機(jī)床電主軸(1)的下端設(shè)置有與凹槽(237)裝配的鍵塊(11)。
10.一種接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置的電能傳輸方法，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，還包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，包括：機(jī)床電主軸(1)、超聲刀柄(2)、超聲刀具(3)、支架(4)及導(dǎo)電組件(5)，機(jī)床電主軸(1)驅(qū)動連接超聲刀柄(2)，超聲刀柄(2)的下端與超聲刀具(3)的上端連接，支架(4)安裝于機(jī)床電主軸(1)的外側(cè)，導(dǎo)電組件(5)安裝于支架(4)的下端；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，支架(4)的上部設(shè)置有弧形連接部(41)，支架(4)的下端設(shè)置有兩個(gè)相互平行的安裝平臺(42)，弧形連接部(41)經(jīng)由螺絲連接于機(jī)床電主軸(1)的外側(cè)，兩個(gè)安裝平臺(42)分別用于安裝兩個(gè)碳纖維束(51)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，導(dǎo)電組件(5)還包括兩個(gè)固定夾(52)，兩個(gè)固定夾(52)分別經(jīng)由螺絲固定連接于兩個(gè)安裝平臺(42)彼此遠(yuǎn)離的端面，碳纖維束(51)設(shè)成刷子形狀的一端突出于安裝平臺(42)外，碳纖維束(51)的另一端裝夾于固定夾(52)與安裝平臺(42)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，超聲刀柄(2)包括拉釘(22)、刀柄(23)及絕緣套(24)，拉釘(22)連接于刀柄(23)的上端，絕緣套(24)固定套設(shè)在刀柄(23)的下端外側(cè)，兩個(gè)銅環(huán)(21)分別套設(shè)在絕緣套(24)外并經(jīng)由絕緣套(24)絕緣相隔，刀柄(23)的下部設(shè)置有用于容設(shè)安裝超聲振子(31)的空腔(231)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接觸式電能傳輸超聲波機(jī)床加工裝置，其特征在于，超聲振子(31)包括前匹配塊(311)、后匹配塊(312)、壓電陶瓷片(313)與電極片(314)，前匹配塊(311)與后匹配塊(312)經(jīng)由預(yù)應(yīng)力螺栓(315)連接，壓電陶瓷片(313)的數(shù)量與電極片(314)的數(shù)量均為n片，n≧2，n片壓電陶瓷片(313)與n片電極片(314)交替套設(shè)于預(yù)應(yīng)力螺栓(315)外并位于前匹配塊(311)與...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：連海山，弓滿鋒，張林鵬，麥國權(quán)，王宗昊，
申請(專利權(quán))人：嶺南師范學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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