[實用新型]一種電磁共振式無線電能傳輸的超聲振動輔助切削裝置

有效

• 申請號: 201620793199.2
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN206211679U
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李鵬南;許磊;邱新義;牛秋林;冷小龍
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 湘潭創匯知識產權代理事務所43207
• 代理人: 左祝安

技術領域

本實用新型涉及機械加工設備領域，尤其涉及一種電磁共振式無線電能傳輸的超聲振動輔助切削裝置。

背景技術

隨著材料科學技術的高速發展，新型高性能材料不斷大量出現，硬脆材料如石英、工程陶瓷和單晶硅等，復合材料如碳纖維復合材料、鋁基碳化硅等先進材料因為其優良的性能，被越來越廣泛地應用在各行各業里；然而硬脆材料及復合材料在擁有優越性能的同時也給加工帶來了更多的困難，若用傳統的加工方法，其加工難度很大且加工成本也相當昂貴，超聲加工已被大量實踐證明是用于難加工材料的有效方法。

超聲輔助加工技術是利用傳統加工與高頻超聲振動復合形成新的加工技術，與傳統的切削加工方法相比，超聲振動輔助切削具有刀具磨損小、切削力小、加工表面損傷層小等特點，并被廣泛應用于硬脆材料以及復合材料等難于加工的材料；然而超聲振動輔助加工中換能器需隨刀具一起高速旋轉，如何將高頻超聲電信號傳輸到高速旋轉的超聲振動單元的換能器上是實現超聲振動輔助加工的一個前提和難點；目前超聲振動輔助加工主要通過碳刷和導電滑環的摩擦接觸傳輸能量為換能器供電，但存在碳刷磨損快、發熱量大、生產成本高、導線裸露、容易積炭打火、刀具轉速不能過高、無法實現自動換刀等問題；另外一種電磁感應式無線供電的技術方案雖然在一定程度上解決了上述問題，但仍存在改裝成本過高，對感應線圈的位置限制較嚴，并且傳輸距離較短，不利于大范圍的推廣。

發明內容

針對上述情況，本實用新型的目的在于提供一種電磁共振式無線電能傳輸的超聲振動輔助切削裝置，它采用電磁耦合共振原理實現無線電能傳輸以及利用模塊化的結構設計使刀具實現高速旋轉與高頻振動的復合運動從而克服現有技術成本高且操作不便的缺陷，并且整體結構科學合理，傳輸功率大，能量損失小，工作穩定可靠，安全系數高，市場前景廣闊，便于推廣使用。

為實現上述任務，一種電磁共振式無線電能傳輸的超聲振動輔助切削裝置，它包括超聲發生器、無線供電系統、刀柄、接收系統外殼、超聲振動單元和裝夾系統；所述超聲發生器包括信號發生器和信號傳輸線，該信號發生器經信號傳輸線與無線供電系統連接；該無線供電系統包括采用電磁耦合共振傳輸電能的發射系統和接收系統，該接收系統設置于接收系統外殼內；所述刀柄、接收系統外殼、超聲振動單元和裝夾系統順次連接。

為實現本實用新型結構、效果優化，其進一步的措施：所述發射系統包括發射線圈盒以及依次設置于發射線圈盒內的鐵氧體片E、發射線圈、電路板A、第一線圈支撐架、電路板B、第一中繼線圈。

所述第一線圈支撐架的兩端面上設有弧形卡槽分別用于固定第一中繼線圈和發射線圈，所述電路板B與電路板A分別經緊固螺釘與第一線圈支撐架的兩端面連接并位于弧形卡槽的內緣。

發射線圈盒為中空的圓筒狀，該發射線圈盒的筒壁上設有過線孔，所述鐵氧體片E粘結于發射線圈盒的底部。

所述接收系統包括接收線圈盒以及依次設置于接收線圈盒內的第二中繼線圈、電路板C、第二線圈支撐架、電路板D和接收線圈；該接收線圈盒經螺紋連接于接收系統外殼內。

所述第二線圈支撐架的兩端面上設有弧形卡槽分別用于固定第二中繼線圈和接收線圈，所述電路板C和電路板D分別經緊固螺栓與第二線圈支撐架的兩端面連接并位于弧形卡槽的內緣。

所述接收系統外殼包括主殼體、前端蓋和鐵氧體片F；所述刀柄為圓錐體且小徑端設有槽口，大徑端設有螺紋與主殼體連接；所述鐵氧體片F設置于主殼體內并與刀柄的大徑端面粘結。

所述超聲振動單元包括換能器套筒、變幅桿、沉頭螺栓以及設置于換能器套筒內的換能器，所述換能器套筒一端與接收系統外殼的主殼體卡接并經前端蓋緊固，該換能器套筒的另一端與變幅桿連接，所述沉頭螺栓軸向穿過換能器以及換能器套筒與變幅桿連接。

所述裝夾系統包括夾頭和夾緊蓋，所述夾頭與變幅桿經錐面連接，所述夾緊蓋套設于夾頭的外圓面用于夾緊刀具。

所述發射線圈、接收線圈、第一中繼線圈或第二中繼線圈均由3～5層線圈并聯繞制且每層線圈均為平面盤型漸開結構。