一種感應式超聲電主軸的製作方法
2023-05-27 02:23:16
專利名稱：一種感應式超聲電主軸的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲主軸，更具體地說本實用新型涉及一種感應式超聲電 主軸。
背景技術：
超聲複合加工技術是最適合加工硬脆材料的加工方法之一，而超聲主軸是 超聲複合加工工具機的關鍵核心部件，傳統的超聲主軸一般都是採用電刷進電方 式，其發熱、磨損、低精度等一系列問題使得超聲複合加工很難推廣於實際生 產。現有工具機大部分都是採用獨立電機驅動超聲主軸，其動力傳動環節多、轉 速較低、體積龐大、可靠性低等缺陷。
本實用新型結合電主軸和超聲主軸的優點，同時將感應式傳輸應用於超聲 主軸進電環節，提出一種感應式超聲電主軸。 發明內容
本實用新型的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種緊湊型、高轉速、高 剛度及高精度的感應式超聲電主軸。
本實用新型的目的通過下述方案實現。
本實用新型的感應式超聲電主軸包括兩部分，後部分為電主軸，其保證主 軸高速平穩地旋轉，前部分為超聲主軸，其採用感應傳輸方式，保證主軸的軸 向超聲頻振動。
所述電機定子外部和超聲發射器外部套裝有封水蓋，冷卻水通過後端蓋上 設有的進水管接口進入冷卻環形槽，然後再流經後端蓋上的出水接口，以降低 主軸的溫度。
所述電機與超聲信號傳輸系統之間設有屏蔽環，其可隔離兩者之間的電磁 場的幹擾。所述超聲發射器與超聲接收器之間的信號傳輸為電磁感應式傳輸。即超聲 發射和接收系統部分分別裝設有一磁芯，兩磁芯間具有一定的微小間隙，可實 現相對旋轉，通過磁芯間的電磁能的傳輸以實現驅動信號從殼體以非接觸方式 傳輸至旋轉主軸上。
所述超聲振動部分包括超聲換能器、變幅杆和工具頭，前軸承的支撐位置 應該位於超聲振動系統的波節處，以降低振動。超聲振動系統有一些點始終保 持不動，這些不動的點稱為波節。
本實用新型的具體技術方案是 一種感應式超聲電主軸，它包括兩部分， 後部分為電主軸，前部分為超聲振動系統；所述超聲振動系統包括超聲換能器、 變幅杆和工具頭,超聲振動系統的超聲換能器裝設於變幅杆的後端，變幅杆的前 端安裝有工具頭，超聲振動系統裝設於中軸承前部；主軸由前軸承、中軸承及 後軸承支承，上述三個軸承分別裝設於殼體上；所述前軸承裝設於殼體前端， 中軸承裝設於殼體中部，後軸承裝設於殼體後部；電機轉子、電機定子、超聲 發射器和超聲接收器裝設於中軸承和後軸承之間，其中電機定子和電機轉子成 對組合裝設於主軸的後端，超聲發射器和超聲接收器成對組合裝設於主軸的中 端；上述的電機定子和電機轉子與超聲發射器和超聲接收器之間安裝屏蔽環將 兩者分隔。
所述殼體前部安裝前端蓋，後部安裝後端蓋，後端蓋上安裝有電源接頭和 進出水管接頭，進出水管接頭連接冷卻水道。
所述電機定子外部和超聲發射器外部分別套裝有封水蓋，封水蓋連通冷卻 水道，冷卻水通過後端蓋上的進水管接頭進入環形的冷卻水道，然後再流經後 端蓋上的出水接頭。
所述超聲發射器與超聲接收器之間的信號傳輸為電磁感應式傳輸。
所述前軸承的支撐位置位於超聲振動系統的波節處。
所述後軸承與主軸之間安裝有後軸套。
4與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於本實用新型的感應式超聲 電主軸是將超聲振動附加到電主軸上的一種結構，且超聲信號的傳輸釆用的是 感應傳輸方式，該結構使得主軸具有高轉速、高剛度、高旋轉精度等高性能。 把超聲振動和電主軸設計為一體化，主軸的可靠性得到很大提高。釆用屏蔽環 可實現超聲振動信號和電機驅動信號之間的電磁場屏蔽，主軸可實現平穩轉動。
圖l是本實用新型的感應式超聲電主軸的結構示意圖。
圖中l-工具頭，2-變幅杆，3-前端蓋，4-前軸承，5-超聲換能器，6-殼 體，7-中軸承，8-超聲發射器，9,9'-封水蓋，10-超聲接收器，11,11'-冷卻 水道，12-屏蔽環，13-電機定子，14-電機轉子，15-後軸套，16-後軸承，17-後端蓋，18， 18'-進水管接頭，19-電源接頭，20-出水管接頭，21-主軸。
具體實施方式
在圖1所示的本實用新型的具體結構示意圖中，包括主軸21、殼體6、前 軸承4、中軸承7、後軸承16、電機轉子14、電機定子13、屏蔽環12、超聲換 能器5、變幅杆2、工具頭l、超聲發射器8及超聲接收器10等部分。整個主 軸分為前後兩部分，前部分為超聲振動系統，後部分為電主軸部分。前端蓋3、 前軸承4、中軸承7、超聲發射器8、封水蓋9、屏蔽環12、電機定子13、封水 蓋9、 9'、後軸承16及後端蓋17裝設於殼體6上，電機與超聲信號傳輸系統 之間設有屏蔽環，以隔離兩者之間的電磁場幹擾。主軸最後端套裝有後軸套15, 後軸承16和後軸套15的作用主要用於提供主軸的後支承，防止主軸後端傾斜， 提高主軸的徑向承載能力和剛度。超聲信號傳輸系統由超聲發射器8和超聲接 收器10組成，兩者間通過電磁感應方式傳輸超聲驅動信號，其屬於非接觸式傳
5輸，感應傳輸方式可省去電刷，避免電刷的磨損及過熱現象，同時提高主軸旋
轉精度和轉速。電機定子13外套裝有封水蓋9',封水蓋9'通過冷卻水道11'，再通過進水管接頭18'、出水管接頭20與供水系統相連。同樣，超聲發射器8外套裝有封水蓋9，封水蓋9通過冷卻水道11，再通過進水管接頭18、出水管接頭20與供水系統相連。在主軸中部裝設有中軸承7，中軸承7可防止主軸21的彎曲變形，提高主軸21的剛度和旋轉精度。超聲振動系統由超聲換能器5、變幅杆2和工具頭1三部分構成，超聲換能器5的主要功能是把電能轉變成機械能，變幅杆2的主要功能是放大超聲振動的振幅，工具頭1的主要功能是用來進行超聲複合加工，整個超聲振動系統在加工過程中應始終保持諧振狀態。前軸承4裝設於超聲振動系統的波節處(振動最小)，避免超聲振動傳遞至前軸承4和殼體6上。前端蓋3用於阻擋加工時所產生的鐵屑和冷卻液進入超聲電主軸內，後端蓋17通過螺釘裝設於殼體6後端部，後端蓋17上裝設有進水管接頭18， 18'、出水管接頭20和電源接頭19,進水管接頭18， 18'及出水管接頭20與供水系統相連，電源接頭19與超聲電源相連。
權利要求1. 一種感應式超聲電主軸，其特徵在於它包括兩部分，後部分為電主軸，前部分為超聲振動系統；所述超聲振動系統包括超聲換能器、變幅杆和工具頭，超聲振動系統的超聲換能器裝設於變幅杆的後端，變幅杆的前端安裝有工具頭，超聲振動系統裝設於中軸承前部；主軸由前軸承、中軸承及後軸承支承，上述三個軸承分別裝設於殼體上；所述前軸承裝設於殼體前端，中軸承裝設於殼體中部，後軸承裝設於殼體後部；電機轉子、電機定子、超聲發射器和超聲接收器裝設於中軸承和後軸承之間，其中電機定子和電機轉子成對組合裝設於主軸的後端，超聲發射器和超聲接收器成對組合裝設於主軸的中端；上述的電機定子和電機轉子與超聲發射器和超聲接收器之間安裝屏蔽環將兩者分隔。
2. 根據權利要求l所述的感應式超聲電主軸，其特徵在於所述殼體前部 安裝前端蓋，後部安裝後端蓋，後端蓋上安裝有電源接頭和進出水管接頭，進 出水管接頭連接冷卻水道。
3. 根據權利要求2所述的感應式超聲電主軸，其特徵在於所述電機定子 外部和超聲發射器外部分別套裝有封水蓋，封水蓋連通冷卻水道，冷卻水通過 後端蓋上的進水管接頭進入環形的冷卻水道，然後再流經後端蓋上的出水接頭。
4. 根據權利要求1所述的感應式超聲電主軸，其特徵在於所述超聲發射 器與超聲接收器之間的信號傳輸為電磁感應式傳輸。
5. 根據權利要求1或2或3所述的感應式超聲電主軸，其特徵在於所述前軸承的支撐位置位於超聲振動系統的波節處。
6. 根據權利要求l所述的感應式超聲電主軸，其特徵在於所述後軸承與 主軸之間安裝有後軸套。
專利摘要本實用新型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，後部分為電主軸，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幹擾，電機使得主軸產生高速旋轉，超聲振動系統由超聲換能器、變幅杆和工具頭構成，其產生主軸軸向的超聲頻振動；超聲發射器與超聲接收器之間通過感應方式傳輸超聲驅動信號，此非接觸式傳輸信號可省去電刷、避免電刷磨損、降低發熱及大幅提高主軸轉速；主軸由前軸承、中軸承及後軸承三個軸承進行支承，該方式可提高主軸剛度和旋轉精度，前軸承支承於超聲振動系統波節處，可降低振動；在電機和超聲信號傳輸系統外都套裝有封水蓋，冷卻水可使主軸始終保持在正常使用溫度。
文檔編號B28D5/04GK201287404SQ200820201548
公開日2009年8月12日 申請日期2008年10月7日 優先權日2008年10月7日
發明者劉曉寧, 唐勇軍, 張永俊, 郭鍾寧 申請人:廣東工業大學