關(guān)于新的超聲波加工中心
描述本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械加工設(shè)備，特別是一種超聲波加工機(jī)床，屬于特種機(jī)械 加工描述。背景隨著超聲波技術(shù)的發(fā)展，超聲波在特種材料的加工方面的應(yīng)用越來越多。在機(jī)械 加工機(jī)床的刀具上附加超聲振動，可以實(shí)現(xiàn)對陶瓷、玻璃等硬脆難加工材料的復(fù)合加工。如 專利號ZL200720032813. 4、專利名稱為“通用機(jī)床超聲波鉆銑頭”的中國專利，就是在切 削機(jī)床的主軸上安裝一種超聲波鉆銑頭來實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工，但是這種超聲波工具是獨(dú)立定制 的，對不同的零件可能需要不同形狀和規(guī)格的鉆銑頭，超聲波鉆銑頭作為機(jī)床的附件，僅能 實(shí)現(xiàn)手工換刀，無法實(shí)現(xiàn)高效、高精度的自動加工，所以其應(yīng)用受到限制。內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種超聲波加工中心，在現(xiàn)有常規(guī)加工中心的基礎(chǔ)上 二次設(shè)計(jì)，使玻璃、陶瓷、高溫合金、碳-碳化硅復(fù)合材料等硬、脆或粘刀的難加工材料在加 工中心上實(shí)現(xiàn)高精度、快速、自動加工。一種超聲波加工中心，其特征是：無線發(fā)射模塊封裝在主軸單元的殼體上，無線 發(fā)射模塊的電輸入端與超聲波發(fā)生器的電輸出端通過電纜連接，無線接收模塊封裝在主軸 上，超聲波換能器封裝在刀柄的下方，變幅桿的一端固定在超聲換能器的下端，另一端連接 刀頭；主軸下端與刀柄結(jié)合部位的結(jié)合面上設(shè)置有輸出電觸點(diǎn)，輸出電觸點(diǎn)設(shè)置在主軸上 并與無線接收模塊的電輸出端連接，輸入電觸點(diǎn)設(shè)置在刀柄上并與超聲換能器的引線連 接，主軸與刀柄連接后，主軸上的輸出電觸點(diǎn)與刀柄上的輸入電觸點(diǎn)貼合接通；無線接收模 塊通過無線的方式接收無線發(fā)射模塊發(fā)射的超聲頻震蕩信號。輸出電觸點(diǎn)與輸入電觸點(diǎn)的設(shè)置結(jié)構(gòu)具體有以下幾種形式：輸出電觸點(diǎn)和輸入電觸點(diǎn)分別設(shè)置在主軸與刀柄結(jié)合的各自端面上，輸出電觸點(diǎn) 通過導(dǎo)線與無線接收模塊的電輸出端連接，在主軸上設(shè)置有導(dǎo)線過孔。輸出電觸點(diǎn)設(shè)置在主軸端面上的連接刀柄和主軸的鍵槽底面上，通過導(dǎo)線與無線 接收模塊的電輸出端連接；輸入電觸點(diǎn)設(shè)置在刀柄上鍵槽端部；在鍵塊與輸出電觸點(diǎn)和輸 入電觸點(diǎn)相配合的面上分別設(shè)置過渡彈性電觸點(diǎn)，過渡彈性電觸點(diǎn)在鍵塊內(nèi)部電連接。輸出電觸點(diǎn)設(shè)置在主軸連接刀柄的錐孔圓錐面上，通過導(dǎo)線與無線接收模塊的電 輸出端連接；輸入電觸點(diǎn)設(shè)置在刀柄的圓錐面上與輸出電觸點(diǎn)相接貼合的部位。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：由于在主軸上設(shè)置了超聲波振動系統(tǒng)，使刀具在旋轉(zhuǎn)切削 的同時對工件產(chǎn)生高頻振動沖擊，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工，可以對玻璃、陶瓷、高溫合金等硬脆難加 工材料進(jìn)行精細(xì)加工；在刀柄和主軸連接部分設(shè)置有電觸點(diǎn)，使用通用的刀柄，裝夾刀具方 便，可以在加工中心上實(shí)現(xiàn)超聲波刀具的自動換刀，使超聲波技術(shù)在加工中心上的得到了 充分的應(yīng)用。附圖說明圖1 :本實(shí)用新型第一個實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :圖1中A處局部放大視圖；圖3 :本實(shí)用新型電路原理圖；圖4:本實(shí)用新型第二個實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5:本實(shí)用新型第三個實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-超聲波發(fā)生器；2-無線接收模塊；3-無線發(fā)射模塊；4-推力軸承；5-殼 體；6-主軸；7-球面軸承；8-刀柄；9-鍵塊；10-超聲波換能器；11-變幅桿；12-刀頭； 13-電纜；14-導(dǎo)線；15-輸出電觸點(diǎn)；16-匹配電感；17-匹配電容；18-輸入電觸點(diǎn)。實(shí)施根據(jù)輸出電觸點(diǎn)與輸入電觸點(diǎn)的設(shè)置結(jié)構(gòu)不同，本實(shí)用新型可以有多種具體實(shí)施方式。如圖1所示為本實(shí)用新型第一個實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，在加工中心的機(jī)械主軸的主 軸單元上設(shè)置有超聲波系統(tǒng)，所述超聲波系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生器1、無線發(fā)射模塊3、無線 接收模塊2以及超聲波換能器10、變幅桿11 ;無線發(fā)射模塊3封裝在主軸單元的殼體5上， 無線發(fā)射模塊3是一組無線發(fā)射線圈，其電輸入端與超聲波發(fā)生器1的電輸出端通過電纜 13電連接；殼體5固定安裝在床身上，為靜止件，在殼體5上設(shè)置有電纜13的通過孔；電纜 13的一端與超聲波發(fā)生器1的輸出端連接，電纜13的另一端與無線發(fā)射模塊3的線圈輸 入端連接；超聲波發(fā)生器1產(chǎn)生的超聲頻電震蕩信號通過電纜13傳遞到無線發(fā)射模塊3發(fā) 射；主軸6通過球面軸承7和推力軸承4與殼體5形成轉(zhuǎn)動副，主軸高速旋轉(zhuǎn)時不會軸向竄 動。無線接收模塊2封裝在主軸6上，隨主軸6轉(zhuǎn)動；超聲波換能器10封裝在刀柄8 的下方，變幅桿11的一端通過螺紋或者焊接的方式固定在超聲換能器10的下端，另一端通 過螺紋、彈簧卡頭連接刀頭12。如圖2所示為圖1中A處局部放大視圖，本實(shí)施例中，輸出電觸點(diǎn)15和輸入電觸 點(diǎn)18分別設(shè)置在主軸6與刀柄8結(jié)合的各自端面上，主軸6與刀柄8連接后，主軸6上的 輸出電觸點(diǎn)15與刀柄8上的輸入電觸點(diǎn)18貼合接通；輸出電觸點(diǎn)15通過導(dǎo)線14與無線 發(fā)射模塊2的電輸出端連接，在主軸6上設(shè)置有導(dǎo)線過孔，導(dǎo)線14的一端連接在無線發(fā)射 模塊2的電輸出端引線上，另一端穿過導(dǎo)線通過孔后連接在輸出電觸點(diǎn)15上；輸入電觸點(diǎn) 18連接在超聲換能器10的引線上；輸出電觸點(diǎn)15與輸入電觸點(diǎn)18使用韌性好導(dǎo)電性好 的銅觸點(diǎn)，輸出電觸點(diǎn)15與主軸6之間設(shè)置有絕緣套，輸入電觸點(diǎn)18和刀柄8之間設(shè)置有 絕緣套，在輸出電觸點(diǎn)18和輸入電觸點(diǎn)15與各自絕緣套與觸點(diǎn)座之間設(shè)置彈簧形成彈性 觸點(diǎn)。通過設(shè)置定位，刀柄8安裝在主軸6上后，輸出電觸點(diǎn)15與輸入電觸點(diǎn)18緊密貼 合。實(shí)際制造中，在殼體5的兩端設(shè)置有端蓋，端蓋與殼體5的端面用螺釘連接，在端蓋上 有主軸6的通過孔。如圖3所示為本實(shí)用新型電路原理圖，超聲波發(fā)生器1產(chǎn)生的超聲頻電震蕩信號，通過電纜13傳輸?shù)綗o線發(fā)射模塊3,無線發(fā)射模塊3以無線的方式把超聲頻電震蕩信號發(fā) 射出去；無線接收模塊2是由匹配電容17和匹配電感16構(gòu)成的無線接收電路，通過電磁 共振的方式來接收無線發(fā)射模塊3發(fā)射的電磁波，把接收到的超聲頻電震蕩信號傳輸?shù)匠?聲波換能器10,超聲換能器10的作用是將超聲頻電振蕩信號轉(zhuǎn)換成超聲頻機(jī)械振動；無線 接收模塊2的匹配電容17、匹配電感16和超聲換能器10接收無線發(fā)射模塊3發(fā)射的電磁 波，并經(jīng)阻抗轉(zhuǎn)變驅(qū)動超聲換能器10產(chǎn)生諧振，從而轉(zhuǎn)換電能實(shí)現(xiàn)主軸6高速旋轉(zhuǎn)時的超 聲波振蕩信號源與超聲換能器10之間的電源傳輸問題。變幅桿11的作用是將超聲換能器 10的振動幅度放大。超聲機(jī)械振動經(jīng)變幅桿11放大后傳給刀頭12,所以刀頭12在對工件 旋轉(zhuǎn)切削同時還以高頻震動對工件產(chǎn)生連續(xù)的高頻沖擊，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。輸出電觸點(diǎn)15和輸入電觸點(diǎn)18的組合可以設(shè)置在主軸6和刀柄8結(jié)合面不同的 位置，可以有多種實(shí)施例。如圖4、圖5所示分別為本實(shí)用新型的第二個實(shí)施例及第三個實(shí) 施例結(jié)構(gòu)示意圖，除輸出電觸點(diǎn)15與輸入電觸點(diǎn)18在主軸6及刀柄8上的位置及結(jié)構(gòu)不 同外，其余與第一個實(shí)施例相同。如圖4所示，在第二個實(shí)施例中，輸出電觸點(diǎn)15設(shè)置在主軸6端面上的連接刀柄 8和主軸6的鍵槽底面上，通過導(dǎo)線14與無線發(fā)射模塊3的電輸出端連接；輸入電觸點(diǎn)18 設(shè)置在刀柄8上鍵槽端部；在鍵塊9與輸出電觸點(diǎn)15和輸入電觸點(diǎn)18相配合的面上分別 設(shè)置過渡彈性電觸點(diǎn)，過渡彈性電觸點(diǎn)在鍵塊9內(nèi)部電連接；鍵塊9的彈性電觸點(diǎn)與鍵塊9 之間設(shè)置有絕緣套，彈性點(diǎn)觸點(diǎn)為銅觸點(diǎn)，在銅觸點(diǎn)的下部設(shè)置有彈簧形成彈性觸點(diǎn)，方便 接插，電接觸可靠。如圖5所示，在第三個實(shí)施例中，輸出電觸點(diǎn)15設(shè)置在主軸6連接刀柄8的錐孔 表面，通過導(dǎo)線14與無線發(fā)射模塊3的電輸出端連接；輸入電觸點(diǎn)18設(shè)置在刀柄8的錐面 上與輸出電觸點(diǎn)15相接貼合的部位。在上述三個實(shí)施例中，超聲波發(fā)生器1產(chǎn)生20— 50kHz的電磁波，通過無線發(fā)射 模塊3以無線的方式發(fā)射出去，無線接收模塊2接收該電磁波，并將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換為 1100V的交流電源與匹配電感16、匹配電容17連接，實(shí)現(xiàn)阻抗變換，驅(qū)動超聲換能器10產(chǎn) 生諧振，從而將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槊糠昼?0000— 50000次的機(jī)械振動。刀柄8可以使用通用標(biāo) 準(zhǔn)刀柄，主軸6選用BT30、JT、NT、I SO等，在刀庫中配置相應(yīng)的刀具，就可以實(shí)現(xiàn)自動換刀。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明！