一種超聲扭轉振動主軸制造技術

一種超聲扭轉振動主軸，包括主軸和變幅桿；變幅桿設置在主軸的后端，變幅桿的后部連接有換能器，變幅桿的前部與主軸的后部活動地插接在一起，并使兩者一起轉動，變幅桿前部與主軸后部之間的配合間隙小于變幅桿的振幅。本發明專利技術中變幅桿與主軸之間不是固定連接，而是變幅桿前端與主軸后端通過插接方式的活動連接，兩者之間的配合間隙小于變幅桿的振幅，變幅桿以高頻產生扭轉振動，將振動傳遞給主軸，驅動主軸以同樣的頻率產生微小的扭轉振動，這樣就使得變幅桿的振幅不受主軸所帶工件或切削刀具的影響，即不受負載的影響，從而在切削加工時獲得高質量的加工表面。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于機床上對工件進行超聲波加工的超聲振動主軸，屬于超聲振動主軸

技術介紹
通過超聲波對金屬表面加工，具有效率高、成本低、無污染的特點，能夠降低金屬表面的粗糙度值。可以通過各種超聲波加工裝置對金屬表面加工，也可以通過直接帶有超聲波振動功能的主軸對金屬表面加工。目前出現了各種各樣的超聲波加工主軸。中國專利文獻CN101369757公開了一種《感應式超聲電主軸》，整個超聲主軸由兩 大部分構成，后部分為電主軸，前部分為超聲振動系統，兩部分之間通過屏蔽環隔離其電磁場干擾，電機使得主軸產生高速旋轉，超聲振動系統由超聲換能器、變幅桿和工具頭構成，其產生主軸軸向的超聲頻振動。CN101213042公開了一種《超聲波加工主軸裝置》，在構成加工主軸的軸的殼體的外周面，卷繞裝配有連接于振動器的接收線圈，另一方面，在其周圍，隔開適宜的間隔并以同軸狀設置有發送線圈，從超聲波驅動裝置輸出的、用于驅動振動器的預定的電信號被施加在發送線圈上，能通過發送線圈和接收線圈間的電磁感應并經接收線圈向振動器施加預定的電信號。CN102101179A公開了一種《旋轉超聲主軸》，包括有傳遞軸、后端蓋、電刷座、內套、外套、軸承、前端蓋、電刷、換能器、變幅桿，外套和內套通過軸承同軸安裝，后端蓋和前端蓋限制軸承的軸向移動，變幅桿安裝在內套中間，傳遞軸通過錐面和鍵槽與變幅桿連接，在傳遞扭矩的同時保證傳遞軸與內套的同軸，跟隨內套旋轉的電刷座固定在內套上，電刷固定在后端蓋上，傳遞軸與機床主軸連接，加工工具安裝在變幅桿下部，其中在換能器或/和變幅桿上設有與內套實現自動對中的帶錐面的凸起法蘭，換能器或/和變幅桿以其錐面抵住內套內表面階梯軸過渡處的錐面。CN101540540公開了一種《壓電式超聲旋轉主軸裝置》，具有主軸、軸套、變幅桿、換能器與集流裝置，主軸為內、外復合軸，外軸為中空軸，在外軸上裝有支承軸承，支承軸承由前、后軸承法蘭壓緊固定在外軸與所述的軸套之間；各軸承間設有定位隔套與套筒；變幅桿設有凸緣部，由法蘭與螺釘將凸緣部連接在外軸端頭；變幅桿只有變幅桿波節處的凸緣與外軸相接；在外軸中部裝有一個驅動齒輪，由驅動齒輪傳遞旋轉動力。外部提供的超聲波發生器產生的高頻振動信號，通過旋轉運動的集流裝置傳遞給換能器，換能器的壓電晶片產生的軸向超聲振動，經變幅桿放大后并作用到工具頭。但是，上述各種結構形式的超聲主軸都是使超聲振動系統或裝置固定連接在主軸上，超聲振動系統或裝置中的變幅桿與切削刀具連接，帶動切削刀具振動，切削刀具將產生的超聲振動作用到工件上實現超聲加工，加工過程中不是將振動直接作用在主軸上，主軸只起帶動工件旋轉的作用，并不參與振動，就像普通車床上的主軸只帶動工件轉動，而另有車刀車削工件一樣。這樣在加工時，切削刀具就會受切削參數(如線速度、切削深度和走刀量等)的影響，即受負載的影響，從而在切削加工時，工件不會得到穩定、連續的振動，嚴重影響超聲波加工質量，使得超聲加工效果不理想。
技術實現思路
本專利技術針對現有用于超聲波加工的主軸結構所存在的問題，提供一種不受負載特性影響、可獲得高質量的加工表面的超聲扭轉振動主軸。本專利技術的超聲扭轉振動主軸，采用以下技術方案 該超聲扭轉振動主軸，包括主軸和變幅桿；變幅桿設置在主軸的后端，變幅桿的后部連接有換能器，變幅桿的前部與主軸的后部活動地插接在一起，并使兩者一起轉動，變幅桿前部與主軸后部之間的配合間隙小于變幅桿的振幅。變幅桿的前部與主軸的后部活動地插接在一起的結構可有以下幾種形式 I.變幅桿的前部呈扁平狀，而在主軸的后端開有一與變幅桿的扁平前部相配合的槽，變幅桿扁平前部插入主軸后端的槽中。2.變幅桿的前部與主軸后部是花鍵連接，具體可將變幅桿的前部加工成花鍵軸，而在主軸后部加工花鍵內孔，將變幅桿前部的花鍵軸插入主軸后部的花鍵孔。3.變幅桿的前部截面加工成多邊形，而主軸后部加工出與該多邊形相配合的多邊形內孔，變幅桿多邊形前部插入主軸后部的多邊形內孔中。4.變幅桿的前部截面與主軸后部的內孔是其它任意能夠相配合的形狀，如半圓形、橢圓形等。本專利技術中變幅桿與主軸之間不是固定連接，而是變幅桿前端與主軸后端通過插接方式的活動連接，兩者之間的配合間隙小于變幅桿的振幅，變幅桿以高頻產生扭轉振動，將振動傳遞給主軸，驅動主軸以同樣的頻率產生微小的扭轉振動，這樣就使得變幅桿的振幅不受主軸所帶工件或切削刀具的影響，即不受負載的影響，從而在切削加工時獲得高質量的加工表面。附圖說明圖I是本專利技術的結構原理示意圖。圖2是變幅桿與主軸連接的第一種結構示意圖。圖3是變幅桿與主軸連接的第二種結構示意圖。圖4是變幅桿與主軸連接的第三種結構示意圖。圖5是變幅桿與主軸連接的第四種結構示意圖。圖中1、主軸箱體，2、主軸，3、槽，4、變幅桿，5、保護套，6、電刷座，7、彈簧，8、電刷，9、螺旋壓蓋，10、換能器，11、絕緣環，12、集流環，13、絕緣套，14、連接套，15、變幅桿法蘭，16、變幅桿前部。具體實施例方式如圖I和圖2所示，本專利技術的超聲旋轉主軸主要包括主軸2和變幅桿4。主軸2的后端連接有一個連接套14，可以通過在連接套14的前部設置內孔或止口與主軸的后端外圓或端面定位并將兩者固定連接為一體。變幅桿4通過其上的變幅桿法蘭15固定安裝在連接套14的內孔中的臺階上，變幅桿4的后部連接換能器10，變幅桿4和換能器10由連接套14的內孔后端裝入，然后通過螺旋壓蓋9將連接套14的內孔堵住。在連接套14的外部套裝有一個保護套5，該保護套5可以通過定位銷和螺栓固定安裝在主軸箱體I上。變幅桿前部16活動地與主軸后部插接在一起，主軸能夠帶動變幅桿一起轉動，兩者之間的配合間隙很小，小于變幅桿4的振幅。為了使換能器10與外部的電源連接，在連接套14上設置有電源連接裝置，該裝置包括設置在連接套14上的絕緣套13和套在絕緣套13上的兩個集流環12，兩個集流環12之間隔有絕緣環11，兩個集流環12與換能器10連接有電線。同時兩個集流環12各自與一個電刷8接觸，兩個電刷8安裝在電刷座6中的電刷孔中，電刷8通過彈簧7與集流環12實現緊密接觸。兩個電刷8分別與外部電源線連接。在連接套14的外部套裝有一個保護套5，電刷座6安裝在該保護套5上。這樣在連接套14隨主軸2的轉動中，通過電刷8使換能器10得到持續不斷的供電。換能器10與外部的電源連接裝置的結構，也可以采用中國專利文獻CN101369757公開的《感應式供電裝置》中的電源連接結構。 變幅桿前部16與主軸后部的插接結構，可以有以下幾種形式 I.如圖2所示，變幅桿前部16呈扁平狀，而在主軸2的后端開有一與變幅桿扁平前部相配合的槽3，變幅桿扁平前部插入主軸后端的槽中。變幅桿扁平前部與主軸后端槽3之間的配合間隙小于變幅桿4的振幅。2.如圖3所示，變幅桿前部16與主軸后部是花鍵連接，可將變幅桿前部16加工成花鍵軸，而在主軸后部加工花鍵內孔，將變幅桿前部的花鍵軸插入主軸后部的花鍵孔，花鍵軸與花鍵孔的配合間隙小于變幅桿4的振幅。3.如圖4所示，變幅桿前部16的截面加工成三角形、四邊形、五邊形等多邊形(圖4中為四邊形)，而主軸后部加工出與該多邊形變幅桿前部相配合的多邊形內孔，變幅桿的多邊形前部插入主軸后部的多邊形內孔中。變幅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超聲扭轉振動主軸，包括主軸和變幅桿；其特征是：變幅桿設置在主軸的后端，變幅桿的后部連接有換能器，變幅桿的前部與主軸的后部活動地插接在一起，并使兩者一起轉動，變幅桿前部與主軸后部之間的配合間隙小于變幅桿的振幅。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙顯華，
申請(專利權)人：趙顯華，
類型：發明
國別省市：