[发明专利]可自动换刀的ISO超声波刀柄结构

说明书

技术领域

本发明涉及超声刀柄技术领域，特别涉及一种可自动换刀的ISO超声波刀柄结构。

背景技术

当前一些特殊材料应用越来越广泛，比如玻璃、蓝宝石、碳化硅、复合材料等。这些材料由于机械特性很硬脆，导致采用传统的加工工艺无法满足这些材料的加工精度的要求。当前行业采用了超声能量辅助的方式，结合现有机床的高速旋转，用于这类硬脆材料的可加工性、加工精度、以及提高加工刀具的寿命。在超声辅助加工中，超声能是加工工艺最为关键的参数，其起到激发材料原子能，降低切削力等作用。换能器(Transducer)是超声加工中提供超声能量的核心执行机构，其工作原理为利用压电逆效应将频率电信号转换为高频超声振动，并将超声能传输到加工材料。

然而现有的换能器和ISO25超声刀柄均为采用分体式结构设计，进而增加了超声电主轴结构的复杂性，使用范围窄，而且一般都是采用滑环方式来传递超声能量，这种接触式结构会存在：易磨损和主轴转速低等问题等一系列问题使得超声复合加工很难推广于实际生产。另外，其结构也不利于自动换刀，易出现刀柄、卡刀手、刀库等机械结构的干涉。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，利于自动换刀，采用无线电能传递方式，工作稳定性好,使用寿命长的可自动换刀的ISO超声波刀柄结构。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种可自动换刀的ISO超声波刀柄结构，其包括ISO刀柄、保持架、无线电能发射端、无线电能接收端、超声换能器和压板，所述保持架包括套接筒和将该套接筒的下端开口封闭的圆盘，所述套接筒套设在电主轴上，所述圆盘的圆心位置设有与所述ISO刀柄相适配的装配开口，所述ISO刀柄的一端穿过装配开口伸入电主轴内，并与拉钉相连接，另一端设有用来安装所述超声换能器的安装腔，所述超声换能器安装在该安装腔上，并通过压板进行固定，ISO刀柄靠近超声换能器的一端外周面位置上设有卡刀位，即卡刀位位于无线电能接收端装置的下方位置，该卡刀位用于机床刀库的自动换刀功能；所述无线电能接收端对应卡刀位的上方位置套设在超声换能器上，所述无线电能发射端对应无线电能接收端的位置安装在所述圆盘上。

作为本发明的进一步改进，所述ISO刀柄的外形呈锥形筒状，卡刀位的横截面外形轮廓呈V字形，该卡刀位的底部设有横截面外形轮廓呈方形的底部，对应卡刀位的两侧位置于ISO刀柄的外周面设有限位凸缘。

作为本发明的进一步改进，所述超声换能器包括工具头、压电陶瓷组件和变幅杆，所述工具头通过夹头设置在所述变幅杆的首端，该变幅杆的尾部外侧面径向凸起形成一安装联接部，所述压电陶瓷组件通过连接部件设置在所述变幅杆的尾部；所述安装联接部朝向所述工具头的一端面内侧位置设有下凹槽，另一端面外侧位置设有上凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述安装腔的开口处外扩形成与所述安装联接部相适配的凹位，所述安装联接部位于该凹位内，并通过所述压板进行固定。较佳的，凹位与压板之间采用锥度配合或直角度配合。并且可以采用螺纹锁定、过盈配合、焊接等配合方式使压板、换能器、安装腔等联接在一起。

作为本发明的进一步改进，所述ISO刀柄上至少设有一与所述安装腔相连通的径向线孔。

作为本发明的进一步改进，所述无线电能发射端包括原边保护套及设置在该原边保护套内的原边磁芯，该原边磁芯上卷绕有感应线圈。

作为本发明的进一步改进，所述无线电能接收端包括副边保护套及设置在该副边保护套内的副边磁芯，该副边磁芯上卷绕有感应线圈。

作为本发明的进一步改进，所述套接筒上呈圆心对称设有多个径向锁紧螺丝孔，用于通过保持架将无线电能发射端固定在电主轴上。

作为本发明的进一步改进，所述套接筒的外表面上间隔设有两环形凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述ISO刀柄的型号为ISO25、ISO20或ISO30等其它ISO系列类似的刀柄结构。