[实用新型]一种用于冷拔轴加工的超声波振动钻床主轴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冷拔轴加工设备，尤其涉及到一种用于冷拔轴加工的超声波振动钻床主轴。 

背景技术

冷拔轴生产技术其加工原理是将坯料在外力的作用下，使其发生塑性变形，达到所需尺寸和精度，实现加工目的，但也存在一些缺陷，表现在冷拔过程中产生较大的内应力(简称残余应力)，容易出现划道、抖 纹、抖 纹、开裂（纵裂）、麻点、拉拔断裂等现象，严重影响了产品质量和成品率。如冷拔轴产品对外径尺寸精度(公差范围) 、外表面光洁度、圆度具有严格的要求，普通的加工工艺中无法消除轴体加工后金属内部的应力，轴体振动和表面凹点现象较多，无法很好的控制产品质量和成品率。 

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种消除金属内部的应力，并减少轴体振动现象和表面凹点，的用于冷拔轴加工的超声波振动钻床主轴 

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的： 

本实用新型包括传动轴、换能器和变幅杆，所述传动轴的一端与所述后匹配块的前端连接，所述换能器设置在所述前匹配块和后匹配块之间形成的匹配槽内，所述换能器外接有电极，所述前匹配块的后端与所述变幅杆的一端连接，所述变幅杆的另一端设置有弹性卡爪，所述弹性卡爪上设置有圆套。钻夹头结构复杂，质量较大，容易破坏主轴系统谐振状态，导致钻头振幅大幅度减小。 所以在变幅杆末端设计结构简单的弹性夹头，弹性夹头带有四个弹性卡爪，用于装夹钻头。 

具体地，所述传动轴上设置有键槽，能够与钻床皮带轮作滑动配合，以便带动主轴系统回转。 

进一步地，所述换能器为夹芯式压电陶瓷换能器，换能器功率较小，发热量相对较少，可不设专门的冷却系统。 

具体地，所述变幅杆上设置有集电环，用于传送换能器工作所需的电流。 

进一步地，所述电极为铝片电极或铜片电极，为满足连接导线的需要，其厚度可取3～5mm。 

本实用新型的有益效果在于： 

本实用新型能通过利用超声振动使拉模在冷拔过程中的超声波振动，加大每个拉拔道次的减面率，并减少轴体振动现象和表面凹点，同时消除轴体加工后金属内部的应力，提高冷拔轴的加工精度和表面光滑度，具有优良的工艺效果。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图中：1-传动轴，2-后匹配块，3-换能器，4-变幅杆，5-弹性卡爪，6-键槽，7-匹配槽，8-电极，9-前匹配块，10-集电环，11-圆套。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明： 

如图1所示，本实用新型包括传动轴1、换能器3和变幅杆4，传动轴1的一端与后匹配块2的前端连接，换能器3设置在前匹配块9和后匹配块2之间的形成的匹配槽7内，换能器3外接有电极8，前匹配块9的后端与变幅杆4的 一端连接，变幅杆4的另一端设置有弹性卡爪5，弹性卡爪5上设置有圆套11。前匹配块9与变幅杆4可做成一体。普通钻夹头结构复杂，质量较大，容易破坏主轴系统谐振状态，导致钻头振幅大幅度减小。所以在变幅杆末端设计结构简单的弹性夹头，弹性夹头带有四个弹性卡爪5，用于装夹钻头。 

如图1所示，传动轴1上设置有键槽6，与钻床皮带轮作滑动配合，以便带动主轴系统回转，换能器3为夹芯式压电陶瓷换能器，可用于微小孔加工的超声波换能器功率较小，发热量相对较少，可不设专门的冷却系统。变幅杆4上设置有集电环10，电极8为铝片电极或铜片电极。为满足连接导线的需要，其厚度可取3～5mm。 

把超声频变化的电压加在换能器3的电极8上，其厚度将随电压的变化而变化，于是产生了纵向超声波振动，该纵向振动波将向前后两个方向传播。当传播波的介质改变时，在界面上将发生波的折射和反射，反射量的比率取决于两种介质的密度比，密度比越大，反射量越多。由于钢与空气的密度比非常大，可以认为传播到主轴两端的波全部被反射回来。反射波因半波损失比入射波晚了半个周期，它与从换能器3直接发出的波相叠加，在有的截面上振幅增大，在有的截面上振幅减小，某些截面上振幅则恒为零，形成驻波传导。若换能器3、变幅杆4等组成的系统恰好是声波1/2波长的整数倍，不考虑介质的结构阻尼和表面声波辐射的话，声波在等截面弹性介质中传播时振幅和频率不变，当振动波由截面较大的一端向截面较小的一端传递时，振幅将有所增大，所以变幅杆4在谐振或接近于谐振状态时具有变幅功能,为了不破坏主轴系统的谐振状态，应将固定主轴用的轴承安置在波节(即振幅恒等于零的驻点)处，而将钻头安装在波腹(振幅最大点)处，以便使钻头获得较大的振幅。