[发明专利]一种旋转超声辅助加工装置

说明书

一种旋转超声辅助加工装置，其特征在于：包括刀具,变幅杆，刀具安装座，插座，初边感应盘基座，次边感应盘基座，外壳连接套筒，锁紧元件，拉钉，换能器，连接杆，初边感应盘，次边感应盘，次边绕组，初边绕组；所述的刀具安装在变幅杆上；所述的变幅杆安装在刀具和刀具安装座之间；所述的刀具安装座安装在加工机床上；所述的插座安装在初边感应盘基座外侧；所述的初边感应盘基座安装在初级感应盘外侧；所述的次边感应盘基座安装在刀具安装座上；具有能够实现能量无线传输，克服传统加工方式在加工陶瓷等材料时产生的缺陷。

技术领域

本发明属于机械加工领域，特别涉及一种旋转超声辅助加工装置。

背景技术

在工业生产中，随着工业产品的升级陶瓷、碳纤维复合材料、高硬度钢材以及光学玻璃得到广泛应用，这使得针对此类材料的加工需求不断增加；而这些材料属于典型的难加工材料，采用传统机械加工方法例如铣削、钻削、磨削以及镗削等进行加工时，工件表面常出现崩边、凹坑以及微裂纹等缺陷，造成无法满足使用要求；而旋转超声辅助加工是在传统加工方法的基础上对刀具施加高频振动，利用高频振动的冲击效应和瞬时切削效应来实现刀具对工件材料的延性去除；目前工程应用中实现旋转超声辅助加工的供电方式主要有：电刷供电和无线输电；其中电刷供电由于存在电刷磨损快、易积碳打火等缺陷，使其无法适应高速、超高速旋转切削；而无线输电由于利用电磁感应原理实现电能非接触式传输，因此应用范围更为广泛；目前应用于超声辅助加工的无线电能传输系统主要有旋转部分和静止部分组成；由于旋转部分与静止部分均为整体环状结构，在使用过程存在加工中心机械手无法夹持实现自动换刀的缺陷；因此人们发明了利用原边2/5圆周圆环柱状结构与副边整体圆环柱状结构构成“U”型外圆环槽实现超声波电能传输，而这种结构感应面积小，电能传输效率低，而且结构较为复杂。

发明内容

为了解决现有超声波电能传输存在的缺陷，本发明提出一种旋转超声辅助加工装置，其特征在于：包括刀具,变幅杆，刀具安装座，插座，初边感应盘基座，次边感应盘基座，外壳连接套筒，锁紧元件，拉钉，换能器，连接杆，初边感应盘，次边感应盘，次边绕组，初边绕组；所述的刀具安装在变幅杆上，通过锁紧装置和变幅杆连接，变幅杆与刀具安装座连接；所述的变幅杆安装在刀具和刀具安装座之间，下端与刀具连接，上端与刀具安装座连接；所述的刀具安装座安装在加工机床上，下端通过锁紧装置安装有变幅杆，为中空结构；所述的插座安装在初边感应盘基座外侧，与初边感应盘基座连接，通过插头与超声波发生器连接；所述的初边感应盘基座安装在初级感应盘外侧，与外壳连接套筒连接；所述的次边感应盘基座安装在刀具安装座上，与刀具安装座连接；所述的外壳连接套筒安装在刀具安装座和加工机床之间，分别与加工机床和刀具安装座连接；所述的锁紧装置安装在外壳连接套筒上端外侧，与外壳连接套筒连接，能够将外壳连接套筒与加工机床锁紧；所述的拉钉安装在刀具安装座的上端，并套装在刀具安装座上端内孔中，与刀具安装座连接；所述的换能器安装在刀具安装座内部；所述的连接杆安装在刀具安装座内部，下端与变幅杆连接，上端与换能器连接；所述的初边感应盘安装在初边感应盘基座内侧，与初边感应盘基座连接；所述的次边感应盘安装在次边感应盘基座外圆外侧，与次边感应盘基座连接；所述的次边绕组安装在次边感应盘上，与次边感应盘连接；所述的初边绕组安装在初边感应盘上，与初边感应盘连接。

进一步的，所述刀具为直圆柱形的铣刀或钻头或砂轮。

进一步的，所述变幅杆为高声速材料，例如铝合金或钛合金或镁铝合金或钢等；变幅杆的两侧为直径不等的直圆柱段，中间部分为曲线过渡段；更进一步的，变幅杆的曲线过渡段曲线为指数或悬链或圆锥或抛物线或等应力曲线或多阶样条曲线或贝兹曲线；变幅杆的大直径圆柱段端部设有连接内螺纹；变幅杆的大直径圆柱段外侧设有连接法兰，通过螺钉与刀柄基体相连；变幅杆的小直径圆柱段的端部设有上小下大的锥形孔，外侧设有外螺纹。

进一步的，变幅杆通过锁紧装置与刀具连接，所述的锁紧装置是弹簧卡头，所述的弹簧卡头放置在变幅杆的锥形孔内，刀具安装在弹簧卡头内，弹簧卡头的锁紧螺母与变幅杆小直径圆柱段外侧的外螺纹相连，锁紧螺母使弹簧卡头在锥形孔内产生弹性变形将刀具抱紧。