一種超聲波加工中心的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超聲波加工中心，在加工中心的主軸單元上設置有超聲波系統，所述超聲波系統包括超聲波發生器(1)、無線發射模塊(3)、無線接收模塊(2)以及超聲波換能器(10)、變幅桿(11)；無線發射模塊(3)封裝在主軸單元的殼體(5)上，通過電纜(13)與超聲波發生器(1)連接；無線接收模塊(2)封裝在主軸(6)上，無線接收模塊(2)通過無線的方式接收無線發射模塊發射(3)發出的超聲頻震蕩信號，通過設置在刀柄(8)和主軸上的觸點把超聲波信號傳遞到超聲換能器(10)，從而可以對玻璃、陶瓷、高溫合金、碳-碳化硅復合材料等硬脆或粘刀的難加工材料在加工中心上進行復合加工，并可實現自動換刀。
【專利說明】一種超聲波加工中心
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機械加工設備，特別是一種超聲波加工機床，屬于特種機械加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著超聲波技術的發展，超聲波在特種材料的加工方面的應用越來越多。在機械加工機床的刀具上附加超聲振動，可以實現對陶瓷、玻璃等硬脆難加工材料的復合加工。如專利號為ZL200720032813.4、專利名稱為“通用機床超聲波鉆銑頭”的中國專利，就是在切削機床的主軸上安裝一種超聲波鉆銑頭來實現復合加工，但是這種超聲波工具是獨立定制的，對不同的零件可能需要不同形狀和規格的鉆銑頭，超聲波鉆銑頭作為機床的附件，僅能實現手工換刀，無法實現高效、高精度的自動加工，所以其應用受到限制。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的就是提供一種超聲波加工中心，在現有常規加工中心的基礎上二次設計，使玻璃、陶瓷、高溫合金、碳-碳化硅復合材料等硬、脆或粘刀的難加工材料在加工中心上實現高精度、快速、自動加工。
[0004]一種超聲波加工中心，其特征是:無線發射模塊封裝在主軸單元的殼體上，無線發射模塊的電輸入端與超聲波發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；主軸下端與刀柄結合部位的結合面上設置有輸出電觸點，輸出電觸點設置在主軸上并與無線接收模塊的電輸出端連接，輸入電觸點設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與刀柄上的輸入電觸點貼合接通；無線接收模塊通過無線的方式接收無線發射模塊發射的超聲頻震蕩信號。
[0005]輸出電觸點與輸入電觸點的設置結構具體有以下幾種形式:
[0006]輸出電觸點和輸入電觸點分別設置在主軸與刀柄結合的各自端面上,輸出電觸點通過導線與無線接收模塊的電輸出端連接，在主軸上設置有導線過孔。
[0007]輸出電觸點設置在主軸端面上的連接刀柄和主軸的鍵槽底面上，通過導線與無線接收模塊的電輸出端連接；輸入電觸點設置在刀柄上鍵槽端部；在鍵塊與輸出電觸點和輸入電觸點相配合的面上分別設置過渡彈性電觸點，過渡彈性電觸點在鍵塊內部電連接。
[0008]輸出電觸點設置在主軸連接刀柄的錐孔圓錐面上，通過導線與無線接收模塊的電輸出端連接；輸入電觸點設置在刀柄的圓錐面上與輸出電觸點相接貼合的部位。
[0009]本實用新型的優點是:由于在主軸上設置了超聲波振動系統，使刀具在旋轉切削的同時對工件產生高頻振動沖擊，實現復合加工，可以對玻璃、陶瓷、高溫合金等硬脆難加工材料進行精細加工；在刀柄和主軸連接部分設置有電觸點，使用通用的刀柄，裝夾刀具方便，可以在加工中心上實現超聲波刀具的自動換刀，使超聲波技術在加工中心上的得到了充分的應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1:本實用新型第一個實施例結構示意圖；
[0011]圖2:圖1中A處局部放大視圖；
[0012]圖3:本實用新型電路原理圖；
[0013]圖4:本實用新型第二個實施例結構示意圖；
[0014]圖5:本實用新型第三個實施例結構示意圖。
[0015]圖中，1-超聲波發生器；2_無線接收模塊；3_無線發射模塊；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_導線；15-輸出電觸點；16_匹配電感；17_匹配電容；18-輸入電觸點。
【具體實施方式】
[0016]根據輸出電觸點與輸入電觸點的設置結構不同，本實用新型可以有多種【具體實施方式】。
[0017]如圖1所示為本實用新型第一個實施例結構示意圖，在加工中心的機械主軸的主軸單元上設置有超聲波系統，所述超聲波系統包括超聲波發生器1、無線發射模塊3、無線接收模塊2以及超聲波換能器10、變幅桿11 ;無線發射模塊3封裝在主軸單元的殼體5上，無線發射模塊3是一組無線發射線圈，其電輸入端與超聲波發生器I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上設置有電纜13的通過孔；電纜13的一端與超聲波發生器I的輸出端連接，電纜13的另一端與無線發射模塊3的線圈輸入端連接；超聲波發生器I產生的超聲頻電震蕩信號通過電纜13傳遞到無線發射模塊3發射；主軸6通過球面軸承7和推力軸承4與殼體5形成轉動副，主軸高速旋轉時不會軸向竄動。
[0018]無線接收模塊2封裝在主軸6上，隨主軸6轉動；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。
[0019]如圖2所示為圖1中A處局部放大視圖，本實施例中，輸出電觸點15和輸入電觸點18分別設置在主軸6與刀柄8結合的各自端面上，主軸6與刀柄8連接后，主軸6上的輸出電觸點15與刀柄8上的輸入電觸點18貼合接通；輸出電觸點15通過導線14與無線發射模塊2的電輸出端連接，在主軸6上設置有導線過孔，導線14的一端連接在無線發射模塊2的電輸出端引線上，另一端穿過導線通過孔后連接在輸出電觸點15上；輸入電觸點18連接在超聲換能器10的引線上；輸出電觸點15與輸入電觸點18使用韌性好導電性好的銅觸點，輸出電觸點15與主軸6之間設置有絕緣套，輸入電觸點18和刀柄8之間設置有絕緣套，在輸出電觸點18和輸入電觸點15與各自絕緣套與觸點座之間設置彈簧形成彈性觸點。
[0020]通過設置定位，刀柄8安裝在主軸6上后，輸出電觸點15與輸入電觸點18緊密貼合。實際制造中，在殼體5的兩端設置有端蓋，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。
[0021 ] 如圖3所示為本實用新型電路原理圖，超聲波發生器I產生的超聲頻電震蕩信號，通過電纜13傳輸到無線發射模塊3，無線發射模塊3以無線的方式把超聲頻電震蕩信號發射出去；無線接收模塊2是由匹配電容17和匹配電感16構成的無線接收電路，通過電磁共振的方式來接收無線發射模塊3發射的電磁波，把接收到的超聲頻電震蕩信號傳輸到超聲波換能器10，超聲換能器10的作用是將超聲頻電振蕩信號轉換成超聲頻機械振動；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接收無線發射模塊3發射的電磁波，并經阻抗轉變驅動超聲換能器10產生諧振，從而轉換電能實現主軸6高速旋轉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。超聲機械振動經變幅桿11放大后傳給刀頭12，所以刀頭12在對工件旋轉切削同時還以高頻震動對工件產生連續的高頻沖擊，實現復合加工。
[0022]輸出電觸點15和輸入電觸點18的組合可以設置在主軸6和刀柄8結合面不同的位置，可以有多種實施例。如圖4、圖5所示分別為本實用新型的第二個實施例及第三個實施例結構示意圖，除輸出電觸點15與輸入電觸點18在主軸6及刀柄8上的位置及結構不同外，其余與第一個實施例相同。
[0023]如圖4所示，在第二個實施例中，輸出電觸點15設置在主軸6端面上的連接刀柄8和主軸6的鍵槽底面上，通過導線14與無線發射模塊3的電輸出端連接；輸入電觸點18設置在刀柄8上鍵槽端部；在鍵塊9與輸出電觸點15和輸入電觸點18相配合的面上分別設置過渡彈性電觸點，過渡彈性電觸點在鍵塊9內部電連接；鍵塊9的彈性電觸點與鍵塊9之間設置有絕緣套，彈性點觸點為銅觸點，在銅觸點的下部設置有彈簧形成彈性觸點，方便接插，電接觸可靠。
[0024]如圖5所示，在第三個實施例中，輸出電觸點15設置在主軸6連接刀柄8的錐孔表面，通過導線14與無線發射模塊3的電輸出端連接；輸入電觸點18設置在刀柄8的錐面上與輸出電觸點15相接貼合的部位。
[0025]在上述三個實施例中，超聲波發生器I產生20— 50kHz的電磁波，通過無線發射模塊3以無線的方式發射出去，無線接收模塊2接收該電磁波，并將接收到的電磁波轉換為1100V的交流電源與匹配電感16、匹配電容17連接，實現阻抗變換，驅動超聲換能器10產生諧振，從而將電信號轉變為每分鐘20000— 50000次的機械振動。刀柄8可以使用通用標準刀柄，主軸6選用BT30、JT、NT、ISO等，在刀庫中配置相應的刀具，就可以實現自動換刀。
【權利要求】
1.一種超聲波加工中心，其特征是:無線發射模塊(3)封裝在主軸單元的殼體(5)上，無線發射模塊(3)的電輸入端與超聲波發生器(I)的電輸出端通過電纜(13)連接；無線接收模塊(2)封裝在主軸(6)上，超聲波換能器(10)封裝在刀柄(8)的下方，變幅桿(11)的一端固定在超聲換能器(10)的下端，另一端連接刀頭(12);主軸(6)下端與刀柄(8)結合部位的結合面上設置有輸出電觸點(15)，輸出電觸點(15)設置在主軸(6)上并與無線接收模塊⑵的電輸出端連接；輸入電觸點(18)設置在刀柄⑶上并與超聲換能器(10)的引線連接，主軸(6)與刀柄⑶連接后，主軸(6)上的輸出電觸點(15)與刀柄⑶上的輸入電觸點(18)貼合接通；無線接收模塊(2)通過無線的方式接收無線發射模塊發射(3)發出的超聲頻震蕩信號。
2.根據權利要求1所述的一種超聲波加工中心，其特征是:輸出電觸點(15)和輸入電觸點(18)分別設置在主軸(6)與刀柄⑶結合處的各自端面上，輸出電觸點(15)通過導線(14)與無線接收模塊(2)的電輸出端連接，在主軸(6)上設置有導線過孔。
3.根據權利要求1所述的一種超聲波加工中心，其特征是:輸出電觸點(15)設置在主軸(6)端面上的連接刀柄(8)和主軸￠)的鍵槽底面上，通過導線(14)與無線接收模塊(2)的電輸出端連接；輸入電觸點(18)設置在刀柄⑶上鍵槽端部；在鍵塊(9)與輸出電觸點(15)和輸入電觸點(18)相配合的面上分別設置過渡彈性電觸點，過渡彈性電觸點在鍵塊(9)內部電連接。
4.根據權利要求1所述的一種超聲波加工中心，其特征是:輸出電觸點(15)設置在主軸(6)連接刀柄⑶的錐孔圓錐面上，通過導線(14)與無線接收模塊⑵的電輸出端連接；輸入電觸點(18)設置在刀柄(8)的圓錐面上與輸出電觸點(15)相接貼合的部位。
【文檔編號】B23P23/04GK204075721SQ201420542757
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月21日 優先權日:2014年9月21日
【發明者】李宣儒, 陶曉明, 郭明利, 高務本 申請人:郭明利