[发明专利]一种小型自取能超声振动电主轴

说明书

一种小型自取能超声振动电主轴属于震动切削领域，改变了传统钻削方式，具有不可替代的优势。该电主轴包括：变幅杆、端盖、压电陶瓷、电路盒、第一线圈、第二线圈、罩壳、定子、转子、内轴和磁铁；所述罩壳内部依次设置定子、转子和内轴，所述定子一端设置第二线圈，所述转子与内轴固定，所述内轴的一端安装多组磁铁，所述磁铁外设置第一线圈，通过端盖压紧；在所述端盖内部，设置与磁铁连接的电路板，通过电路板与所述压电陶瓷连接；所述压电陶瓷连的一端与变幅杆固定，做轴向往复运动；所述变幅杆的另一端与内轴固定，通过端盖实现压紧和与罩壳的固定。本发明体积小，整体质量轻，降低了主轴重量对加工精度的影响和设备投入成本以及人工成本。

技术领域

本发明属于振动切削领域，具体涉及一种小型自取能超声振动电主轴。

背景技术

振动切削技术(UVAC)作为一种新颖的特种加工方法，其原理是通过给刀具(或工件)以适当的方向，一定的频率和振幅的振动，以改善其切削的脉冲切削方法。在加工硬脆材料时，通过对刀具低频或高频振动去除材料，增强切屑折断能力，提高工件加工质量和加工效率；降低平均切削力，提高刀柄刚度，延长刀具耐用度。超声振动钻削改变了传统钻削方式，在小孔和深孔加工方面，具有不可替代的优势，因此急需研究将高速切削与超声振动相结合的超声振动电主轴技术。现有的整体式超声振动电主轴所占空间大，质量大，对于装配平台负载能力，运行精度的要求高，装调难度大，增加了设备投入成本以及人工成本。

与本发明最接近的现有技术为申请号是201620440039X，发明名称为应用于超声振动加工的换能器。现有的整体式超声振动电主轴，无论是分体式超声波电主轴、高速超声波自动换刀电主轴、超声波气浮电主轴还是无线供电超声波旋转加工电主轴，其内部构件之间弹性连接较多，尤其是为电主轴端盖提供预紧力的连接处，大多利用弹簧预紧。由于超声换能器大多数安装在电主轴尾端，超声换能器所释放的振动能量部分被高速主轴吸收较多，振动能量不能最大化作用在功能端。若想使功能端装夹的切削刀具的振动频率以及振动幅值满足所需的加工精度要求，超声波发生器的实际输出功率要比超声振子起振所需的功率大。现在的整体式超声振动电主轴中，超声波换能器的输入能量均通过有线或者无线的方式从外部超声波发生器获得，复杂的走线设计降低了超声振动主轴的可靠性，有关自取能的超声振动电主轴的设计未见报道。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种小型自取能超声振动电主轴，在加工硬脆材料时，通过对刀具低频或高频振动去除材料，增强切屑折断能力，提高工件加工质量和加工效率；降低平均切削力，提高刀柄刚度，延长刀具耐用度。超声振动钻削改变了传统钻削方式，在小孔和深孔加工方面，具有不可替代的优势。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种小型自取能超声振动电主轴，该电主轴包括：变幅杆、端盖、压电陶瓷、电路板、第一线圈、第二线圈、罩壳、定子、转子、内轴、磁铁，所述罩壳内部依次设置定子、转子与内轴，所述定子一端设置第一线圈，所述转子与内轴固定，所述内轴的一端安装多组磁铁，所述磁铁外设置第二线圈，并通过端盖压紧，在所述端盖内部，设置与第二线圈连接的电路板，通过电路板与所述压电陶瓷连接，所述压电陶瓷的一端与变幅杆固定，带动变幅杆做轴向振动，所述变幅杆的另一端与内轴固定，通过端盖实现压紧和与罩壳的固定，固定在定子上的第一线圈接外电源通电，带动转子做切割磁感线运动，与转子固联的内轴通过所述电路板使压电陶瓷振动，通过变幅杆将振动放大，传递到所述变幅杆夹持的刀具上，所述刀具做旋转和轴向往复运动。

本发明的有益效果是：

本发明超声振动电主轴体积小，整体质量轻，降低了对安装平台受载能力等的方面的要求，降低了主轴重量对加工精度的影响，大大降低了设备投入成本以及人工成本。

本发明整体刚性好，利用压电陶瓷的振动为两端端盖提供预紧力，且超声换能器压电陶瓷组设置在主轴首端，直接与夹持刀具的变幅杆相接触，实际输出的振动能量损失小，超声振动效果好。