[发明专利]一种旋转超声加工主轴

说明书

本发明涉及超声波加工技术领域，提供了一种旋转超声加工主轴，包括保护装置，及设于保护装置内且能相对于保护装置旋转的超声旋转装置，还包括活动穿设于超声旋转装置上的顶杆，连接顶杆的一端用于驱动顶杆进行轴向往复运动的顶出系统，顶杆的另一端设有用于锁紧和松开外部超声工具头上的超声刀柄的快速换刀装置。本发明克服了现有超声主轴的变幅杆与超声工具头采用螺栓连接限制了超声加工主轴的应用范围的缺陷，本发明能够实现超声刀柄快速更换，操作便捷，很大程度提高了工作效率，同时本发明不只能应用于专用超声加工装置，还能与传统加工机床或者高速精密机床连接，提高了超声制造的应用范围。

技术领域

本发明涉及超声波加工技术领域，更具体地，涉及一种旋转超声加工主轴。

背景技术

在工业制造过程中，随着新型工程材料、高分子碳纤维材料、高硬质合金材料及陶瓷材料应运而生。就使得对于这些材料的制造需求不断增加，然而这些材料对于传统机械制造方法，包括铣削、车削、钻削、磨削及镗削等加工方式而言，具有加工性能差、加工表面质量低、废品残缺严重等制造缺陷，使得无法达到设计要求。而超声旋转辅助加工是在传统机械加工方式的基础上增加了超声波高频振动，通过超声振动的非接触式高频冲击作用，使得对于硬脆性材料的加工性能有所提高。旋转超声主轴就是一种既能产生旋转切削运动，又能产生高频超声机械振动装置。

一般旋转超声主轴一端与外部超声工具头连接，一端与驱动电机连接。在设计过程中，旋转超声主轴会设计有超声变幅杆及超声换能器，同时还设计有超声供电装置，包括感应供电或直接供电装置。

公开号为CN102101179A的中国专利文献，公开了一种旋转超声主轴，传递轴通过锥面和键槽与内套连接，因此，在传递扭矩的同时保证传递轴与内套的同轴，从而获得更高的加工精度；内套上还设有调整变幅杆与内套的同轴度的螺孔，通过穿过螺孔的调整螺钉调整变幅杆与内套同轴度。但上述方案为了保证超声传递效果，超声变幅杆与工具头采用螺栓连接，这样就使得旋转超声主轴只能应用于专用超声加工装置，降低了超声制造的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有超声主轴的变幅杆与外部超声工具头采用螺栓连接时限制了超声加工主轴的应用范围的缺陷，提供一种旋转超声加工主轴。本发明可以与传统加工机床或者高速精密机床连接，实现超声刀柄快速更换。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种旋转超声加工主轴，包括保护装置，及设于保护装置内且能相对于保护装置旋转的超声旋转装置，还包括活动穿设于超声旋转装置上的顶杆，连接顶杆的一端用于驱动顶杆进行轴向往复运动的顶出系统，顶杆的另一端设有用于锁紧和松开外部超声工具头上的超声刀柄的快速换刀装置。

需要说明的是，顶出系统一般可采用驱动气缸，本发明的顶出系统可采用传统加工机床或者高速精密机床的气缸推动顶杆完成快速换刀装置进行更换超声刀柄，采用任意一种或者采用其他驱动气缸均不影响本发明目的的实现。

这样，与传统的超声工具头安装方式不同，传统方法为了保证超声传递效果，外部超声工具头通常会与超声变幅杆通过螺栓连接，本发明通过在顶杆的一端设置有用于锁紧和松开外部超声工具头上的超声刀柄的快速换刀装置，配合顶杆的轴向往复运动可实现对超声工具头的超声刀柄的自动夹持和松开，实现快速换刀；同时采用快速换刀装置进行换刀，使得旋转超声主轴不只能应用于专用超声加工装置，还能与传统加工机床或者高速精密机床连接，提高了超声制造的应用范围。

进一步的，超声旋转装置包括套设于顶杆上与顶杆同轴设置且用于连接外部机床实现高速旋转的传递轴，套设在传递轴上的内套，设于传递轴和内套之间的超声发生装置，连接传递轴且位于传递轴和保护装置之间用于给超声发生装置提供电力的供电装置，内套远离快速换刀装置的一端与传递轴通过键连接。