[發明專利]一種自動更換刀具的超聲波主軸

在審

• 申請號: 201910013722.3
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109676158A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 吳淑就;楊光
• 申請（專利權）人: 東莞市皓晟實業有限公司
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;B23B37/00
• 代理公司: 深圳市行一知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44453
• 代理人: 楊賢

本發明提供一種自動更換刀具的超聲波主軸，包括機體，軸芯，所述軸芯通過設置在所述機體上下端部的上軸承和下軸承樞接于所述機體的內部；超聲波模塊，內置在所述上軸承和下軸承之間，用于產生超聲波振動；拉刀機構，裝配于所述超聲波模塊中，用于刀具的鎖緊和松放。本方案不僅通過將超聲模塊的信號發射器裝在軸承之間，換能器裝在軸芯內部，有效利用了主軸的內部空間，大大減小了刀具的懸出距離，增強了整個裝夾系統的剛性，也降低了刀具旋轉的偏擺，提高了主軸的加工精度；而且通過去掉刀柄，僅將變幅桿內錐面與筒夾外錐面配合，大大提升了刀具的裝夾精度，從而提高主軸的加工精度，也降低了客戶在刀柄上的投入成本。

技術領域

本申請涉及一種超聲波主軸，尤其涉及一種內藏超聲波并可自動更換刀具的主軸。

背景技術

隨著制造業的發展，很多高硬度材料應用到了很多產品上，加工高硬度材料一直是個難題，常規的切削加工有很多缺點：一般刀具的硬度無法達到要求，需要定制特殊高硬度刀具，且刀具壽命普遍很短；切削高硬度材料進給速度慢，切削力大，加工時容易導致工件開裂，不僅影響產能及效率，還很大程度降低了主軸軸承的壽命，提高了機床的故障率。

此外，目前市面上的機床常用超聲波加工方案，超聲波是指頻率超過人所能聽到的頻率范圍的聲波，其頻率大于20000Hz，人們也把頻率為0.5×10⁹Hz以上的聲波稱為特超聲波。超聲波雖然人類無法聽到，但是在現代生活中卻啟到了很大作用，被利用到了人類生活的方方面面。如輪船上用以捕魚、探測時采用的聲納，北方使用的房間加濕器，工廠里使用的超聲波探傷儀，食品生產加工中等。而超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工。常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋光。

但是，絕大部分的超聲波加工方案都將超聲模塊集成到主軸刀柄上，大大地增加了刀具的懸出距離，不僅減小了機床的有效加工行程，也增加了刀具的偏擺。這種外置的超聲模塊的走線、防護極其不便，也影響了機床的美觀。這種方案需要每個刀柄都要集成超聲的換能器模塊，很難保證每個刀柄的統一性，不僅影響了工件加工的穩定性，還大大增加了生產成本。

發明內容

基于上述目的，本申請提出了一種自動更換刀具的超聲波主軸，包括：

機體；

軸芯，所述軸芯通過設置在所述機體上下端部的上軸承和下軸承樞接于所述機體的內部；

超聲波模塊，內置在所述上軸承和下軸承之間，用于產生超聲波振動；

拉刀機構，裝配于所述超聲波模塊中，用于刀具的鎖緊和松放。

在一些實施例中，所述超聲波模塊包括信號發射器、換能器和變幅桿，所述信號發射器內置在所述上軸承和下軸承之間，所述換能器和變幅桿內置在所述軸芯中。

在一些實施例中，所述換能器固定連接在所述變幅桿的上方；所述變幅桿通過壓套鎖緊在所述軸芯中，所述壓套內圓與所述變幅桿的外圓間形成一空間，以作為所述變幅桿的振幅空間。

在一些實施例中，所述信號發射器安裝在下軸承座上，并與所述下軸承固定連接。

在一些實施例中，所述拉刀機構裝配于所述變幅桿中，包括拉桿、彈性元件和彈性筒夾；其中，

所述拉桿設置于所述變幅桿的頂端部，所述彈性筒夾設置于所述變幅桿的底端部，兩者通過所述彈性元件相連接；

所述彈性筒夾用于夾緊和松放刀具。

在一些實施例中，所述彈性元件的上端與所述拉桿法蘭接觸，其下端與所述軸芯接觸，使得在所述彈性元件的彈力作用下，所述拉桿向上拉緊所述彈性筒夾。

在一些實施例中，所述彈性筒夾的外錐面與所述變幅桿下端的內錐面貼合，所述彈性筒夾在被所述拉桿向上拉緊時可鎖緊刀具。