[发明专利]一种超声振动高速电主轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波电主轴技术，尤其涉及一种超声振动高速电主轴。

背景技术

目前，超声波作为辅助能源应用于铣削和磨削过程，可以大幅度降低切削力，不会发生烧伤、变形、残余应力等缺陷，提高进给速度，从而提高产品质量。超声波加工精度高，速度快，加工材料适应范围广，特别适用于加工硬脆性材料或新型材料，如蓝宝石玻璃、陶瓷、半导体、石英等。

超声振动加工技术被认为是最适合加工硬脆复合材料的方法之一，在传统机械加工中工件与刀具相对运动的基础上，在工件或刀具上施加超声振动，以获得更好的加工性能的加工方法。

但是，现有的超声振动高速电主轴存在以下缺陷：

(1)超声振动电主轴的转速很高，运转时会产生大量热量，引起电主轴温升，使电主轴的热态特性和动态特性变差，从而影响电主轴的正常工作。因此必须采取一定措施控制电主轴的温度，使其恒定在一定值内。目前一般采取强制循环油冷却的方式对电主轴的定子及主轴轴承进行冷却，即将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带走主轴高速旋转产生的热量。其虽然能实现一定程度的降温作用，但是构成复杂，维护成本高，并且冷却效果不是很理想。

(2)将机床主轴、主轴电机、超声波换能器、变幅杆等融为一体，并能实现超声波的良好加工效果，存在相当大的技术难题。高速旋转的超声波换能器必须获得稳定的高频电源才能使刀具高频振动，为此均是采用静止的碳刷接触高速旋转的铜银滑环，进而传导高频电源至换能器，此种导电方式称为接触导电，其缺点是静止碳刷在接触旋转滑环时产生摩擦磨损，工作一段时间后必须更换碳刷，而且碳刷接触容易不稳定，碳刷摩擦磨损产生会污染主轴内部的碳粉，故使用时极其不方便且造成一定的维护成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中心冷却超声振动高速电主轴，能够提高冷却降温效率，而且能够避免换能器通过接触导电导致的碳粉污染，有助于降低维修成本。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种中心冷却超声振动高速电主轴，包括主轴外壳、轴芯、旋转接头、磁钢供电装置、换能器和刀具，所述轴芯枢接于主轴外壳内，所述旋转接头和换能器分别固定于轴芯的两端，所述磁钢供电装置通过导电组件与换能器连接，所述刀具安装于换能器上，所述刀具、换能器、轴芯和旋转接头均为中空结构且贯通形成中心冷却液输送通路，所述主轴外壳上形成冷却循环通路。

进一步地，所述主轴外壳设置有内腔，所述导电组件内置于内腔，所述轴芯插设于导电组件上，所述主轴外壳的两端分别安装有连接座和防尘盖，所述连接座套接于主轴外壳上，所述防尘盖套接于换能器上，所述换能器通过连接法兰与导电组件连接，所述导电组件上套接有上轴承座和下轴承座，所述上轴承座与导电组件之间设有上轴承喷油隔套，所述下轴承座与导电组件之间设有下轴承喷油隔套。

进一步地，所述轴芯包括拉杆、连接杆、滑动芯、拉爪、刀柄组件和夹头，所述连接杆插设于拉杆上，所述导电组件套接于拉杆上，所述滑动芯固定于拉杆上且与拉杆同步移动，所述拉爪上开设有用于供滑动芯穿过的滑动内腔，所述拉爪与滑动芯滑动接触，所述拉爪与换能器卡接，所述刀柄组件与拉爪卡接，所述夹头固定于刀柄组件上，所述刀具可拆卸地安装于夹头上。

进一步地，所述拉爪上设有第一配合部和第二配合部，所述换能器内设有第三配合部，所述刀柄组件上设有第四配合部，所述第一配合部与第三配合部卡接，所述第二配合部与第四配合部卡接。

进一步地，所述导电组件套接于拉杆上，所述拉杆上套接有蝶形弹簧，所述拉杆上具有用于将蝶形弹簧压缩或者拉伸的限位块，所述导电组件内设置有支撑部，所述蝶形弹簧的两端分别与限位块和支撑部固接，所述蝶形弹簧位于限位块与支撑部之间。

进一步地，所述旋转接头位于连接座的外侧，所述旋转接头上开设有用于与中心冷却液输送通路连通的中心冷却液入口，所述旋转接头与连接座之间设有安装座，所述安装座套接于拉杆上，所述安装座上固定有缸体，所述缸体上固定有油缸顶盖，所述旋转接头固定于油缸顶盖上，所述缸体内设有活塞，所述活塞与缸体内壁滑动接触，所述活塞套接于连接杆上。

进一步地，所述磁钢供电装置包括用于与电源设备电连接的磁钢静组件和用于与磁钢静组件磁性连接的磁钢动组件，所述磁钢静组件和磁钢动组件相隔设置，所述磁钢静组件和磁钢动组件上均设置有绕线圈，所述磁钢静组件固定于连接座上，所述磁钢动组件固定于导电组件上。