Hsk超聲刀柄的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種HSK超聲刀柄，其包括HSK刀柄、無線電能傳輸裝置、中空超聲換能器和動平衡環(huán)，中空超聲換能器設(shè)置在HSK刀柄的首端，無線電能傳輸裝置和動平衡環(huán)對稱設(shè)置在HSK刀柄上；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，合理將HSK刀柄和中空超聲換能器結(jié)合形成一體結(jié)構(gòu)，區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的刀柄，體積更小，同時不需要增加超聲電主軸結(jié)構(gòu)，降低應(yīng)用成本，而且可以通過夾頭來適配不同的中空工具頭，靈活性高，以滿足不同的加工功能需求；同時無線電能傳輸裝置以電磁感應(yīng)的方式傳遞超聲能量，并適配有動平衡環(huán)，不需接觸，有效提升工作的穩(wěn)定性，具有高穩(wěn)定、高轉(zhuǎn)速、高精度、長壽命等優(yōu)點，易于廣泛推廣使用。
【專利說明】
HSK超聲刀柄
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及超聲刀柄技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種HSK超聲刀柄。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前一些特殊材料應(yīng)用越來越廣泛，比如玻璃、藍寶石、碳化硅、復(fù)合材料等。這些材料由于機械特性很硬脆，導(dǎo)致采用傳統(tǒng)的加工工藝無法滿足這些材料的加工精度的要求。當(dāng)前行業(yè)采用了超聲能量輔助的方式，結(jié)合現(xiàn)有機床的高速旋轉(zhuǎn)，用于這類硬脆材料的可加工性、加工精度、以及提高加工刀具的壽命。在超聲輔助加工中，超聲能是加工工藝最為關(guān)鍵的參數(shù)，其起到激發(fā)材料原子能，降低切削力等作用。換能器(Transducer)是超聲加工中提供超聲能量的核心執(zhí)行機構(gòu)，其工作原理為利用壓電逆效應(yīng)將頻率電信號轉(zhuǎn)換為高頻超聲振動，并將超聲能傳輸?shù)郊庸げ牧稀?br>[0003]然而現(xiàn)有的換能器和HSK刀柄均為采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計，進而增加了超聲電主軸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使用范圍窄，而且一般都是采用滑環(huán)方式來傳遞超聲能量，這種接觸式結(jié)構(gòu)會存在:易磨損和主軸轉(zhuǎn)速低等問題等一系列問題使得超聲復(fù)合加工很難推廣于實際生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙、合理，不需要增加電主軸結(jié)構(gòu)，適用范圍廣，而且重量輕，有效提升電主軸的轉(zhuǎn)速，延長使用壽命，工作穩(wěn)定性好的HSK超聲刀柄。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:一種HSK超聲刀柄，其包括HSK刀柄、無線電能傳輸裝置、中空超聲換能器和動平衡環(huán)，所述HSK刀柄的首端面設(shè)有用來安裝所述中空超聲換能器的安裝腔，所述中空超聲換能器安裝在該安裝腔上，所述無線電能傳輸裝置設(shè)置在HSK刀柄的尾部，該HSK刀柄的首部設(shè)有與所述動平衡環(huán)相適配的調(diào)節(jié)部，所述動平衡環(huán)設(shè)置在該調(diào)節(jié)部上。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，所述中空超聲換能器包括中空工具頭、壓電陶瓷組件和中空變幅桿，所述中空工具頭通過夾頭設(shè)置在所述中空變幅桿的首端，該中空變幅桿的尾部外側(cè)面徑向凸起形成一安裝聯(lián)接部，所述壓電陶瓷組件通過連接部件設(shè)置在所述中空變幅桿的尾部。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述安裝腔的開口處外擴形成與所述安裝聯(lián)接部相適配的凹位，所述安裝聯(lián)接部位于該凹位內(nèi)，并通過固定環(huán)固定。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述安裝聯(lián)接部朝向所述中空工具頭的一端面內(nèi)側(cè)位置設(shè)有下凹槽，另一端面外側(cè)位置設(shè)有上凹槽。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述連接部件包括中空雙頭螺桿和蓋體，該中空雙頭螺桿的中部貫穿所述壓電陶瓷組件，該中空雙頭螺桿的一端旋入所述中空變幅桿的尾端面，并延伸至夾頭位置，另一端擰入蓋體，并延伸至HSK刀柄的真空腔。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，所述無線電能傳輸裝置包括發(fā)射組件及與該發(fā)射組件相對間隔設(shè)置的接收組件，該接收組件包括副邊保護套及設(shè)置在該副邊保護套內(nèi)的副邊磁芯，該副邊磁芯上卷繞有感應(yīng)線圈，所述發(fā)射組件包括原邊保護套及設(shè)置在該原邊保護套內(nèi)的原邊磁芯，該原邊磁芯上卷繞有感應(yīng)線圈。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述原邊保護套的中心位置設(shè)有讓HSK刀柄穿過的通孔。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，合理將HSK刀柄和中空超聲換能器結(jié)合形成一體結(jié)構(gòu)，區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的刀柄，體積更小，重量更輕，轉(zhuǎn)速更高，利于自動換刀，同時不需要增加超聲電主軸結(jié)構(gòu)，極大地增加了超聲刀柄的適用范圍，也降低了應(yīng)用的成本，而且可以通過中空超聲換能器上的夾頭來適配不同的中空工具頭，靈活性高，以滿足不同的加工功能需求，無需使用定制性的刀具，進一步降低成本，增大使用范圍；工作時，無線電能傳輸裝置以電磁感應(yīng)的方式傳遞超聲能量，無需接觸，有效解決傳統(tǒng)滑環(huán)方式所帶來的磨損及主軸轉(zhuǎn)速低等問題等一系列問題，同時適配有動平衡環(huán)，有效提升超聲電主軸的工作穩(wěn)定性，具有高穩(wěn)定、高轉(zhuǎn)速、高精度、長壽命等優(yōu)點，另外整體結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，易于安裝和實現(xiàn)，易于廣泛推廣使用，可以對金屬、塑料、石墨、碳纖維等材料進行有效的加工。
[0013]下面結(jié)合附圖與實施例，對本發(fā)明進一步說明。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的全剖結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例:見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提供的一種HSK超聲刀柄，其包括HSK刀柄1、無線電能傳輸裝置2、中空超聲換能器3和動平衡環(huán)4，所述HSK刀柄I的首端面設(shè)有用來安裝所述中空超聲換能器3的安裝腔11，所述中空超聲換能器3安裝在該安裝腔11上，所述無線電能傳輸裝置2設(shè)置在HSK刀柄I的尾部，該HSK刀柄I的首部設(shè)有與所述動平衡環(huán)4相適配的調(diào)節(jié)部，所述動平衡環(huán)4設(shè)置在該調(diào)節(jié)部上。
[0018]具體的，所述中空超聲換能器3包括中空工具頭31、壓電陶瓷組件32和中空變幅桿33，所述中空工具頭31通過夾頭34設(shè)置在所述中空變幅桿33的首端，該中空變幅桿33的尾部外側(cè)面徑向凸起形成一安裝聯(lián)接部331，所述壓電陶瓷組件32通過連接部件設(shè)置在所述中空變幅桿33的尾部。具體的，所述連接部件包括中空雙頭螺桿35和蓋體56，該中空雙頭螺桿35的中部貫穿所述壓電陶瓷組件32，該中空雙頭螺桿35的一端旋入所述中空變幅桿33的尾端面，并延伸至夾頭34位置，另一端擰入蓋體56，并延伸至HSK刀柄I的真空腔。結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，安裝使用方便。較佳的，所述壓電陶瓷組件32包括多塊依次疊置，且相并聯(lián)的壓電陶瓷。多塊壓電陶瓷采用并聯(lián)方式連接，在保證具有小體積的基礎(chǔ)上，有效降低阻抗，耗能低。還可以使所述中空變幅桿33的尾部端面的中心位置凸起形成一與所述壓電陶瓷組件32的外形輪廓相適配的安裝凸臺。不僅裝配效果好，且保證超聲能量的傳遞路徑，提升超聲能量傳遞效率，具有良好的工作性能。
[0019]為方便安裝固定，在所述安裝腔11的開口處外擴形成與所述安裝聯(lián)接部331相適配的凹位，所述安裝聯(lián)接部331位于該凹位內(nèi)，并通過固定環(huán)固定。
[0020]較佳的，在所述安裝聯(lián)接部331朝向所述中空工具頭31的一端面內(nèi)側(cè)位置設(shè)有下凹槽，另一端面外側(cè)位置設(shè)有上凹槽。橫截面輪廓呈Z字形，能較好地與HSK刀柄11相結(jié)合，且結(jié)合效果好，有效地超聲能量的向外傳遞，從而保證超聲能量的傳遞路徑，不僅大大提升超聲能量傳遞效率，而且又能保證超聲電主軸的旋轉(zhuǎn)性能，進而保證加工效果，具有良好的工作性能。
[0021]本實施例中，所述無線電能傳輸裝置2包括發(fā)射組件21及與該發(fā)射組件21相對間隔設(shè)置的接收組件22，該接收組件22設(shè)置在HSK刀柄I的尾部，而發(fā)射組件21對應(yīng)該接收組件22的位置設(shè)置在機頭殼體上。所述接收組件22包括副邊保護套及設(shè)置在該副邊保護套內(nèi)的副邊磁芯，該副邊磁芯上卷繞有感應(yīng)線圈，所述發(fā)射組件21包括原邊保護套及設(shè)置在該原邊保護套內(nèi)的原邊磁芯，該原邊磁芯上卷繞有感應(yīng)線圈。所述原邊保護套的中心位置設(shè)有讓HSK刀柄I穿過的通孔。工作時，該超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻超聲能量并加載到發(fā)射組件21，該發(fā)射組件21以電磁感應(yīng)的方式，將超聲能量傳遞到接收組件22，并由該接收組件22加載到中空超聲換能器3上，進而達到無線傳輸電能的目的，無需接觸，有效解決傳統(tǒng)滑環(huán)方式所帶來的磨損及主軸轉(zhuǎn)速低等問題等一系列問題，進而提升超聲電主軸的工作穩(wěn)定性，具有高轉(zhuǎn)速、壽命長等優(yōu)點。
[0022]HSK刀柄I是高速切削應(yīng)用刀具的柄。HSK刀柄有A型、B型、C型、D型、E型、F型等多種規(guī)格，其中常用于加工中心(自動換刀)上的有A型、E型和F型。本實施例中，所述HSK刀柄I的型號為HSK-E32刀柄，當(dāng)然在其它實施例中，也可以為其它類型或型號的刀柄。本發(fā)明HSK超聲刀柄結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，合理將HSK刀柄和中空超聲換能器3結(jié)合形成一體結(jié)構(gòu)，區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的刀柄，體積更小，重量更輕，轉(zhuǎn)速更高，利于自動換刀，同時不需要增加超聲電主軸結(jié)構(gòu)，極大地增加了超聲刀柄的適用范圍，也降低了應(yīng)用的成本，而且可以通過中空超聲換能器3上的夾頭34來適配不同的中空工具頭31，靈活性高，以滿足不同的加工功能需求，無需使用定制性的刀具，進一步降低成本，增大使用范圍；工作時，無線電能傳輸裝置2以電磁感應(yīng)的方式傳遞超聲能量，無需接觸，有效解決傳統(tǒng)滑環(huán)方式所帶來的磨損及主軸轉(zhuǎn)速低等問題等一系列問題，同時適配有動平衡環(huán)4，有效提升超聲電主軸的工作穩(wěn)定性，具有高穩(wěn)定、高轉(zhuǎn)速、高精度、長壽命等優(yōu)點，具體的說，本發(fā)明HSK超聲刀柄具有以下優(yōu)點:
(1)本發(fā)明HSK超聲刀柄可以直接在現(xiàn)有超聲電主軸的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，不需要增加超聲電主軸的結(jié)構(gòu)，極大地增加了超聲刀柄的適用范圍，也降低了應(yīng)用的成本；
(2)本發(fā)明HSK超聲刀柄采用HSK刀柄規(guī)格，是目前最廣泛也是最普遍應(yīng)用的加工刀柄形式之一，可應(yīng)用金屬、塑料、石墨、碳纖維等材料的加工，適用范圍廣；
(3)本發(fā)明HSK超聲刀柄采用無線電能傳輸驅(qū)動方式，相比于傳統(tǒng)接觸式的滑環(huán)結(jié)構(gòu)，具有高轉(zhuǎn)速、壽命高等優(yōu)點；
(4)對刀具的適應(yīng)性更高，可以通過中空超聲換能器上的夾頭來適配不同的中空工具頭，即可以使用普通的刀具，無需使用定制性的刀具加工，降低了應(yīng)用的成本；
(5)本發(fā)明HSK超聲刀柄相比于傳統(tǒng)刀柄，集成了超聲能量與旋轉(zhuǎn)能量，有效提高了加工精度、效率以及刀具壽命； (6)本發(fā)明HSK超聲刀柄區(qū)別于較大體積傳統(tǒng)刀柄，體積更小，重量更輕，并配合有動平衡環(huán)，穩(wěn)定性更高，轉(zhuǎn)速更高，加工精度更高，使用壽命更長，且利于自動換刀等特點。
[0023]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制，采用與其相同或相似的其它超聲刀柄，均在本發(fā)明保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種HSK超聲刀柄，其特征在于:其包括HSK刀柄、無線電能傳輸裝置、中空超聲換能器和動平衡環(huán)，所述HSK刀柄的首端面設(shè)有用來安裝所述中空超聲換能器的安裝腔，所述中空超聲換能器安裝在該安裝腔上，所述無線電能傳輸裝置設(shè)置在HSK刀柄的尾部，該HSK刀柄的首部設(shè)有與所述動平衡環(huán)相適配的調(diào)節(jié)部，所述動平衡環(huán)設(shè)置在該調(diào)節(jié)部上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HSK超聲刀柄，其特征在于，所述中空超聲換能器包括中空工具頭、壓電陶瓷組件和中空變幅桿，所述中空工具頭通過夾頭設(shè)置在所述中空變幅桿的首端，該中空變幅桿的尾部外側(cè)面徑向凸起形成一安裝聯(lián)接部，所述壓電陶瓷組件通過連接部件設(shè)置在所述中空變幅桿的尾部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HSK超聲刀柄，其特征在于，所述安裝腔的開口處外擴形成與所述安裝聯(lián)接部相適配的凹位，所述安裝聯(lián)接部位于該凹位內(nèi)，并通過固定環(huán)固定。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的HSK超聲刀柄，其特征在于，所述安裝聯(lián)接部朝向所述中空工具頭的一端面內(nèi)側(cè)位置設(shè)有下凹槽，另一端面外側(cè)位置設(shè)有上凹槽。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HSK超聲刀柄，其特征在于，所述連接部件包括中空雙頭螺桿和蓋體，該中空雙頭螺桿的中部貫穿所述壓電陶瓷組件，該中空雙頭螺桿的一端旋入所述中空變幅桿的尾端面，并延伸至夾頭位置，另一端擰入蓋體，并延伸至HSK刀柄的真空腔。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的HSK超聲刀柄，其特征在于，所述無線電能傳輸裝置包括發(fā)射組件及與該發(fā)射組件相對間隔設(shè)置的接收組件，該接收組件包括副邊保護套及設(shè)置在該副邊保護套內(nèi)的副邊磁芯，該副邊磁芯上卷繞有感應(yīng)線圈，所述發(fā)射組件包括原邊保護套及設(shè)置在該原邊保護套內(nèi)的原邊磁芯，該原邊磁芯上卷繞有感應(yīng)線圈。
【文檔編號】C03B33/00GK105922453SQ201610247601
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】張增英, 李澤湘, 張亮亮, 劉升, 米長軍
【申請人】東莞市優(yōu)超精密技術(shù)有限公司