[發(fā)明專利]一種用于超聲銑削加工的非接觸式感應供電裝置

有效

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• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105529836B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設計）人: 姜興剛;邵瑞杰;張德遠;王凱強
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/70
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

技術領域

本發(fā)明涉及一種非接觸式感應供電裝置，特別涉及一種用于超聲銑削加工的非接觸式感應供電裝置。屬于超聲銑削加工技術領域。

背景技術

傳統(tǒng)的超聲銑削加工中超聲振動系統(tǒng)多采用接觸式的供電方式如：采用導電滑環(huán)的供電方式，有四大缺陷：一是滑環(huán)與供電電刷始終接觸導致磨損或損傷嚴重，不能確保穩(wěn)定且高可靠性的超聲銑削加工作業(yè)；二是因供電電刷的接觸電火花，同樣不能確保穩(wěn)定且高可靠性的超聲銑削加工作業(yè)；三是為了減輕滑環(huán)的磨損或損傷，對其轉速有限制，再加上密封環(huán)后，轉速更無法提高，因此無法滿足超聲銑削主軸高速旋轉的要求；四是供電裝置中旋轉部分與靜止部分之間存在機械連接，不能滿足數(shù)控加工中心自動換刀的要求。

基于松耦合變壓器研制的非接觸式感應供電裝置，其供電部分是分開的，可以解決由于摩擦引起的上述問題，在很多旋轉超聲加工裝備中有應用。公告號為：CN102151867B，公告號為2013年5月29日的中國發(fā)明專利中公開了《一種基于機床附件化的旋轉超聲波頭》，采用了基于松耦合變壓器的非接觸式感應供電裝置。再如：公告號為CN201393181Y，公告日為2010年1月27日的中國實用新型專利中公開了《回轉式非接觸超聲波電信號傳輸裝置》，采用了罐型磁芯端面感應或同軸圓環(huán)磁芯柱面感應的松耦合變壓器為超聲振動系統(tǒng)進行供電，在不增加任何補償元件的情況下，利用副邊線圈的自感與超聲振動系統(tǒng)的容抗實現(xiàn)了副邊回路的諧振補償。

但現(xiàn)有技術方案中的非接觸式感應供電裝置的特征是：旋轉部分與靜止部分存在機械接；旋轉部分的回轉半徑與質(zhì)量均較大；利用副邊線圈的自感與超聲振動系統(tǒng)的容抗實現(xiàn)副邊回路的諧振補償；若用于超聲銑削加工則存在著以下缺點：

1)無法滿足數(shù)控加工中心自動換刀的要求；

2)旋轉部分的回轉穩(wěn)定性低，安裝在標準主軸超聲銑刀柄上后，無法滿足超聲銑削主軸高速旋轉的要求；

3)副邊回路采用的諧振補償方案在理論上存在缺陷，非接觸式感應供電裝置的傳輸能力受限，無法滿足大功率超聲振動系統(tǒng)的工作需求。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于超聲銑削加工的非接觸式感應供電裝置，以滿足超聲銑削加工可自動換刀、主軸高速旋轉、超聲振動系統(tǒng)功率大的工作要求。本發(fā)明的非接觸式感應供電裝置旋轉部分與靜止部分之間沒有任何的機械連接，可以滿足數(shù)控加工中心的自動換刀的要求；結構簡單、緊湊，旋轉部分的回轉半徑與質(zhì)量較小，可以安裝在標準主軸超聲銑刀柄上，滿足超聲銑削主軸高速旋轉的要求；副邊回路采用了經(jīng)過理論修正的諧振補償方案，非接觸式感應供電裝置的傳輸能力得到提升，滿足大功率超聲振動系統(tǒng)的工作需求。(二)技術方案：

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明擬采取以下技術方案：

依據(jù)附圖1、附圖2、附圖3對本發(fā)明的一種用于超聲銑削加工的非接觸式感應供電裝置的各組成部分及各組成部分之間的連接關系做如下說明：

依據(jù)附圖1、附圖2可以看出，本發(fā)明的一種用于超聲銑削加工的非接觸式感應供電裝置由原邊、副邊兩部分組成。所述原邊是靜止部分與超聲電源連接，超聲銑削加工過程中相對于數(shù)控加工中心的機座靜止不動；所述副邊是旋轉部分與超聲振動系統(tǒng)連接，超聲銑削加工過程中隨數(shù)控加工中心的主軸一同旋轉。

如附圖2(a)所示，所述原邊與所述副邊的空間位置關系布置為內(nèi)外同心圓式，且所述原邊在所述副邊的外側；所述原邊與所述副邊相互之間不存在任何的機械連接，且二者的感應供電部分位于同一水平面上；所述原邊的結構是周向上只有大約2/5圓周的不完整圓環(huán)柱狀結構，所述副邊的結構是完整的圓環(huán)柱狀結構；所述原邊的內(nèi)徑比所述副邊的外徑略大，使得二者在徑向上有一較小的間隙。

依據(jù)附圖3可以看出所述原邊由原邊磁芯座、原邊磁芯、原邊線圈構成。該原邊磁芯座固定安裝在數(shù)控加工中心的主軸座上，是確定所述原邊空間位置的零件。該原邊磁芯與該原邊線圈安裝在該原邊磁芯座內(nèi)部，是所述原邊的感應供電部分。該原邊線圈纏繞在該原邊磁芯上，是所述原邊與超聲電源連接的部分。

該原邊磁芯座的結構是周向上只有大約2/5圓周的不完整圓環(huán)柱狀結構，其內(nèi)徑比副邊磁芯座的外徑略大，使得所述原邊與所述副邊在徑向上有一較小的間隙。該原邊磁芯座內(nèi)圓面上加工有臺階內(nèi)圓槽，原邊磁芯與原邊線圈安裝在臺階內(nèi)圓槽內(nèi)部；外表面上加工設有定位與緊固結構，能通過支架、撥叉等零件將該原邊磁芯座安裝在數(shù)控加工中心的主軸座上。