一種基于非接觸能量傳輸?shù)男D(zhuǎn)超聲加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)控切削加工設(shè)備，具體涉及一種基于非接觸能量傳輸?shù)男D(zhuǎn)超聲加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)是在傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)加工的基礎(chǔ)上，復(fù)合超聲振動從而實現(xiàn)去除材料的加工方法。其不但保留了旋轉(zhuǎn)加工的特性，還可以利用刀具的機械高頻振動，大幅度提高加工效率，減小切削的變形量，降低切削力，同時還可以有效改善工件的表面加工質(zhì)量。因此旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于加工各種氧化鋯陶瓷、藍寶石、石英、玻璃、鐵氧體等硬脆材料的加工。
[0003]然而現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)通過碳刷和導(dǎo)電集流環(huán)的摩擦接觸方式傳輸能量，因而存在碳刷磨損快，發(fā)熱量大、刀具轉(zhuǎn)速不高、無法實現(xiàn)自動換刀等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可以實現(xiàn)自動換刀的基于非接觸能量傳輸?shù)男D(zhuǎn)超聲加工裝置。
[0005]本發(fā)明提供的基于非接觸能量傳輸?shù)男D(zhuǎn)超聲加工裝置，包括高速電主軸、固定在高速電主軸下端的原邊組件、由超聲刀柄和設(shè)在超聲刀柄周圍的副邊組件組成的超聲刀柄組件、超聲電源發(fā)生器；所述超聲刀柄組件設(shè)在所述高速電主軸的下端使其副邊組件與所述原邊組件上下對應(yīng)，所述超聲電源發(fā)生器與所述原邊組件連接。
[0006]所述原邊組件與副邊組件之間的間隙為0.5-2_。
[0007]所述原邊組件包括與所述高速電主軸連接的固定套、設(shè)在固定套底部的固定座、設(shè)在固定座內(nèi)的原邊磁芯和位于原邊磁芯上的發(fā)射線圈，所述超聲電源發(fā)生器與所述發(fā)射線圈電連接；所述副邊組件包括副邊磁芯設(shè)在副邊磁芯上的接收線圈。
[0008]所述超聲刀柄包括BT刀柄殼、設(shè)在BT刀柄殼下端的換能器；所述換能器包括依次用預(yù)緊螺釘連成一體的后蓋板、壓電陶瓷、正極銅片、負極銅片和變幅桿；所述換能器通過后蓋板固定在所述BT刀柄殼上，所述正極銅片和負極銅片與所述副邊組件的接收線圈電連接；所述BT刀柄殼的上端與高速電主軸的軸芯固定連接。
[0009]所述BT刀柄殼的上部為BT錐柄，BT刀柄殼的中部設(shè)有環(huán)形槽用于存放所述副邊組件，在所述環(huán)形槽下部開有徑向孔和軸向孔用于所述正極銅片和負極銅片與所述副邊組件的接收線圈電連接的導(dǎo)線穿過，所述BT刀柄殼的下部設(shè)有用于自動換刀的機械手夾持的環(huán)形凹槽。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明啟動超聲電源發(fā)生器后，其產(chǎn)生高壓高頻電信號通過導(dǎo)線傳輸?shù)皆吔M件，原邊組件通過電磁感應(yīng)原理將電能無線傳輸?shù)礁边吔M件上，副邊組件直接和換能器的兩極相連，利用換能器中壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，經(jīng)過電聲轉(zhuǎn)換從而驅(qū)動換能器產(chǎn)生超聲軸向振動，隨后經(jīng)變幅桿放大后傳遞到刀具，使刀具具有高頻軸向振動，同時電主軸帶動刀柄組件高速旋轉(zhuǎn)；這樣刀具實現(xiàn)同時進行旋轉(zhuǎn)和軸向振動兩種運動，并對工件進行加工，這樣大大提高了加工效率和加工表面質(zhì)量。
[0011]本發(fā)明是一種基于非接觸式能量傳輸旋轉(zhuǎn)超聲加工裝置，可以直接把超聲波加工技術(shù)結(jié)合到現(xiàn)有的精雕機、雕銑機、高光機、鉆攻中心等數(shù)控加工中心上，不需對原有主軸進行改動，通過原邊組件和副邊組件實現(xiàn)超聲波非接觸式能量傳輸，轉(zhuǎn)速達到10000轉(zhuǎn)以上，而且能利用現(xiàn)有的刀庫實現(xiàn)自動換刀功能。
[0012]下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明中原邊組件合和副邊組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是圖2的左視圖。
[0016]圖4本發(fā)明中刀柄組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5本發(fā)明中刀柄組件的超聲刀柄結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明的優(yōu)選實施例如圖1所示，包括高速電主軸40、固定在高速電主軸40下端的原邊組件30、由超聲刀柄10和設(shè)在超聲刀柄10周圍的副邊組件20組成的超聲刀柄組件、超聲電源發(fā)生器50 ;所述超聲刀柄組件安裝至所述高速電主軸40的下端后使其副邊組件20與所述原邊組件30軸向?qū)?yīng)，所述超聲電源發(fā)生器50與所述原邊組件30連接。
[0019]所述高速電主軸40，主軸轉(zhuǎn)速為10000-40000r/min，動平衡G0.4 ;所述超聲電源發(fā)生器輸出電源頻率在20KHZ左右，功率在200-1000W，功率連續(xù)可調(diào)；當更換刀柄或刀具后，所裝的刀具懸伸長度會不一致，導(dǎo)致整個刀柄的頻率會有微小變動，超聲電源發(fā)生器50具有搜頻和頻率自動跟蹤功能，會根據(jù)反饋自動調(diào)整輸出電信號頻率從而與刀柄的固有頻率處于諧振狀態(tài)。
[0020]所述原邊組件30和副邊組件20如圖2、圖3所示，所述原邊組件30包括與所述高速電主軸連接的固定套31、設(shè)在固定套31底部的固定座32、設(shè)在固定座內(nèi)的管狀原邊磁芯34和位于原邊磁芯34上凹槽內(nèi)的環(huán)狀發(fā)射線圈33 ;所述固定座32用螺釘36固定在固定套31上，固定座32上設(shè)有導(dǎo)線孔35，所述超聲電源發(fā)生器的電線501穿過導(dǎo)線孔35與原邊組件30的發(fā)射線圈33連接；固定套31與高速電主軸外殼相配合，固定套31外圓上有一缺口 37，并設(shè)兩個鎖緊螺絲39和一個頂松螺絲38，頂松螺絲38方便固定套31安裝在主軸上和調(diào)整與副邊組件20的距離，鎖緊螺絲39方便固定套31安裝和調(diào)整好距離后的固定；所述副邊組件20包括副邊磁芯22、設(shè)在副邊磁芯22上凹槽內(nèi)的接收線圈21。所述原邊組件30與副邊組件20的間隙保持在0.5-2mm之間，優(yōu)選間隙為0.8mm。此種方式安裝調(diào)節(jié)簡單，對主軸不會產(chǎn)生任何影響。固定座32通過螺釘36與固定套31下端固定連接。
[0021]本實施例中所述原邊組件30的發(fā)射線圈33材料為銅漆包線，線徑為0.5-0.9mm，匝數(shù)為30-80圈，先將發(fā)射線圈33置于原邊磁芯34的環(huán)形槽中，然后將發(fā)射線圈33和原邊磁芯34 —起用環(huán)氧灌封膠裝入到固定座32的環(huán)形槽內(nèi)。所述原邊磁芯34的作用是提高能量轉(zhuǎn)