超磁致伸缩超声主轴制造技术

本发明专利技术公开了超磁致伸缩超声主轴，包括刀柄，刀柄通过螺钉a固定副边绕组，原边绕组将电能传递给副边绕组，副边绕组和原边绕组之间设置有轴承，原边绕组上设置有定位销，定位销插接定位块，定位块通过引线连接超声波发生器；超磁致伸缩棒中部掏空轴向切片处理，用环氧树脂粘接起来，且条形孔与通孔c连通。用引线缠绕在超磁致伸缩棒上，并在激励线圈中叠加直流电提供偏置磁场。后盖板、超磁致伸缩棒、变幅杆之间通过预紧螺栓紧固；刀柄通过螺钉b连接变幅杆，变幅杆通过弹性夹头连接工具头；刀柄与后盖板之间存在间距。本发明专利技术可以有效地解决实际加工中超磁致伸缩换能器发热的问题。

Giant magnetostrictive ultrasonic spindle

The invention discloses a giant magnetostrictive ultrasonic spindle, which comprises a knife handle, a knife handle fixing a pair of side windings through a screw, a primary side winding transferring electric energy to the secondary side winding, a bearing is arranged between the secondary side winding and the primary side winding, a positioning pin is arranged on the primary side winding, a positioning pin is inserted into the positioning block, and the positioning block is connected with the ultrasonic through a lead. Generator: The middle part of giant magnetostrictive rod is cut into axial slices, bonded with epoxy resin, and the strip hole is connected with the through hole C. The winding is wound on a giant magnetostrictive rod, and a DC magnetic field is added to the excitation coil to provide a bias magnetic field. The rear cover plate, giant magnetostrictive rod and horn are fastened by pre-tightening bolt; the tool handle is connected with the horn bar by screw b; the horn is connected with the tool head by elastic clamp; and the space between the tool handle and the back cover plate is provided. The invention can effectively solve the problem of the heating of the giant magnetostrictive transducer in actual processing.

【技术实现步骤摘要】
超磁致伸缩超声主轴
本专利技术属于超声加工
，具体涉及超磁致伸缩超声主轴。
技术介绍
目前，在超声加工
，压电陶瓷是超声换能器广泛应用的激振材料，由于其功率密度小，振幅小，大功率情况下工作过热容易引起失效，限制了其应用。超磁致伸缩材料具有磁致伸缩应变大，能量密度高，响应速度快等优点，是大功率，大振幅的研究方向。在超磁致伸缩换能器的设计方面，普遍才采用的方法是在线圈外设置导磁材料，但由于磁路有一定的间隙，会产生很大的漏磁，使能量利用率大大降低，并且不利于线圈和超磁致伸缩棒产生的热量向外扩散。非接触式能量传输装置通常采用原边绕组设置在机床上，副边绕组设置在刀柄上，此种结构不能实现机床自动换刀，若原边绕组采用从罐型磁芯上截取得到的部分磁芯，存在漏磁，电能传递效率不高等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超磁致伸缩超声主轴，解决了现有超磁致伸缩换能器存在的发热问题。本专利技术所采用的技术方案是，超磁致伸缩超声主轴，包括刀柄，刀柄轴向上设置有通孔a，刀柄下端还设置有出气孔，刀柄的下部具有容置腔体，容置腔体和通孔a、出气孔均连通，容置腔体内设置有后盖板，后盖板通过连接件连接变幅杆，变幅杆上端与刀柄下端连接，变幅杆下端连接工具头，后盖板上设置有通孔b，后盖板和变幅杆之间设置有超磁致伸缩棒，超磁致伸缩棒沿磁致伸缩方向设置有通孔c，通孔c与通孔b连通，超磁致伸缩棒上设置有激励线圈，激励线圈通过引线连接副边绕组，副边绕组固定在刀柄外壁上；还包括原边绕组和轴承，原边绕组和副边绕组相对设置且通过电感耦合连接，原边绕组和副边绕组均设置有外壳，轴承上端设置在原边绕组的外壳上，轴承下端设置在副边绕组的外壳上，原边绕组通过引线连接超声波发生器。本专利技术的特点还在于，原边绕组采用完整的罐型磁芯。后盖板和变幅杆与超磁致伸缩棒接触的一端均设置凹槽，超磁致伸缩棒设置在凹槽中，后盖板和变幅杆与超磁致伸缩棒之间通过粘结剂粘结。后盖板与变幅杆之间的连接件为不导磁的预紧螺栓。原边绕组上设置有定位销，定位销插接在定位块上，定位销和定位块内均设有电源连接器，定位块通过引线连接超声波发生器。超磁致伸缩棒由若干个设置有条形孔的切片粘结而成，且条形孔与通孔c连通。通孔a直径不小于通孔b和通孔c。变幅杆通过弹性夹头连接工具头。本专利技术的有益效果是：可以有效地解决实际加工中超磁致伸缩换能器发热的问题，而且能够实现机床的自动换刀功能，同时提高了电能传输效率。附图说明图1是本专利技术超磁致伸缩超声主轴的结构示意图；图2是本专利技术超磁致伸缩超声主轴的刀柄的仰视图；图3是本专利技术超磁致伸缩超声主轴的超磁致伸缩棒的结构示意图；图4是本专利技术超磁致伸缩超声主轴的后盖板的主视图；图5是本专利技术超磁致伸缩超声主轴的后盖板的俯视图。图中，1.刀柄，2.定位块，3.定位销，4.轴承，5.螺钉a，6.超磁致伸缩棒，7.变幅杆，8.弹性夹头，9.工具头，10.后盖板，11.原边绕组，12.副边绕组，13.引线，14.螺钉b，15.预紧螺栓，16.激励线圈，17.出气孔，18.通孔a，19.通孔b，20.通孔c，21.螺栓孔，22.超声波发生器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术超磁致伸缩超声主轴，如图1所示，包括刀柄1，刀柄1轴向上设置有通孔a18，刀柄1下端还设置有出气孔17，出气孔17的分布情况如图2所示，刀柄1的下部具有容置腔体，容置腔体和通孔a18、出气孔17均连通，容置腔体内设置有后盖板10，后盖板10与刀柄之间存在间隙，后盖板10通过预紧螺栓15连接变幅杆7，变幅杆7上端与刀柄1下端连接，变幅杆7下端连接工具头9。如图5所示，后盖板10上设置有通孔b19。图4和图5分别为后盖板10的主视图和俯视图。后盖板10和变幅杆7之间设置超磁致伸缩棒6，超磁致伸缩棒6沿磁致伸缩方向设置有通孔c20，通孔c20与通孔b19连通，超磁致伸缩棒6上设置有激励线圈16，在激励线圈16中叠加直流电为超磁致伸缩换能器提供偏置磁场。激励线圈16通过引线13连接副边绕组12，引线13为多股漆包铜绞线；副边绕组12设置在刀柄1外壁上；还包括原边绕组11和轴承4，原边绕组11和副边绕组12相对设置且通过电感耦合连接，原边绕组11和副边绕组12均设置有外壳，轴承4上端设置在原边绕组11的外壳上，轴承4下端设置在副边绕组12的外壳上，原边绕组11通过引线连接超声波发生器22。刀柄1和变幅杆7的法兰之间通过螺钉b14连接。变幅杆7通过弹性夹头8连接工具头9。刀柄1通过螺钉a5固定副边绕组12。原边绕组11采用完整的罐型磁芯。超磁致伸缩棒6设置在后盖板10和变幅杆7之间，后盖板10和变幅杆7与超磁致伸缩棒6接触的一端均设置凹槽，为超磁致伸缩棒6定位，后盖板10和变幅杆7与超磁致伸缩棒6之间通过环氧树脂粘结。后盖板10上设置有与预紧螺栓15相匹配的螺栓孔21。通过预紧螺栓15实现后盖板10、超磁致伸缩棒6、变幅杆7之间的紧固，并为超磁致伸缩棒6提供预紧力，预紧螺栓15采用不导磁的材料。原边绕组11上设置有定位销3，定位块2设置在机床上，定位销3插接定位块2，实现电能的传输，定位块2通过引线连接超声波发生器22。该结构可以实现自动换刀，并且可以提高电能传输效率。如图3所示，超磁致伸缩棒6中间设有过渡圆弧的长方形孔，轴向切片处理，用环氧树脂粘接起来，将线圈直接缠绕在超磁致伸缩棒6上，该结构可以最大限度的减小漏磁，降低磁路损耗，有效提高磁机械耦合系数，减小线圈，省去了导磁材料，使换能器的结构尺寸更加紧促；且长方形孔与通孔c20连通。通孔a18直径不小于通孔b19和通孔c20。本专利技术超磁致伸缩超声主轴，其工作原理在于，将超声波发生器22通过引线连接定位块2，定位块2设置在机床上，将副边绕组12通过若干个螺钉5a固定刀柄1上，原边绕组通过电感耦合连接副边绕组11，在原边绕组11上设有定位销3，定位块2与定位销3内设有电源连接器，机床自动换刀时，机械手将定位销3插入定位块2，实现电能传输。超声波发生器22发出的高频电信号经过引线传输到原边绕组11，基于电磁感应原理，电信号被传递到副边绕组12，通过引线13最终被传输到超磁致伸缩棒6上的激励线圈16，在激励线圈16中叠加直流电流为换能器提供偏置磁场，超磁致伸缩棒6产生超声振动，将振动传递到变幅杆7，变幅杆7将振幅放大，最终传递给工具头9，从而进行超声加工。利用气冷系统进行冷却，冷却气体经过刀柄1的通孔a18，一部分从刀柄1和后盖板10之间的间隙中经过，对超磁致伸缩棒6的外侧进行冷却，一部分冷却气体依次穿过后盖板10上的通孔b19和超磁致伸缩棒6上的通孔c20，对超磁致伸缩棒6的内部及缠绕在超磁致伸缩棒6上的激励线圈16进行冷却，这两部分冷却气体最后通过刀柄1的出气孔17流出。本专利技术超磁致伸缩超声主轴，其有益效果在于，可以有效地解决实际加工中超磁致伸缩换能器发热的问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超磁致伸缩超声主轴，其特征在于，包括刀柄(1)，所述刀柄(1)轴向上设置有通孔a(18)，所述刀柄(1)下端还设置有出气孔(17)，所述刀柄(1)的下部具有容置腔体，所述容置腔体和所述通孔a(18)、出气孔(17)均连通，所述容置腔体内设置有后盖板(10)，所述后盖板(10)通过连接件连接变幅杆(7)，所述变幅杆(7)上端与刀柄(1)下端连接，所述变幅杆(7)连接工具头(9)，所述后盖板(10)上设置有通孔b(19)，所述后盖板(10)和变幅杆(7)之间设置有超磁致伸缩棒(6)，所述超磁致伸缩棒(6)沿磁致伸缩方向设置有通孔c(20)，所述通孔c(20)与通孔b(19)连通，所述超磁致伸缩棒(6)上设置有激励线圈(16)，所述激励线圈(16)通过引线(13)连接副边绕组(12)，所述副边绕组(12)固定在刀柄(1)外壁上；还包括原边绕组(11)和轴承(4)，所述原边绕组(11)和副边绕组(12)相对设置且通过电感耦合连接，所述原边绕组(11)和副边绕组(12)均设置有外壳，所述轴承(4)上端设置在原边绕组(11)的外壳上，所述轴承(4)下端设置在副边绕组(12)的外壳上，所述原边绕组(11)通过引线连接超声波发生器(22)。...

【技术特征摘要】
1.超磁致伸缩超声主轴，其特征在于，包括刀柄(1)，所述刀柄(1)轴向上设置有通孔a(18)，所述刀柄(1)下端还设置有出气孔(17)，所述刀柄(1)的下部具有容置腔体，所述容置腔体和所述通孔a(18)、出气孔(17)均连通，所述容置腔体内设置有后盖板(10)，所述后盖板(10)通过连接件连接变幅杆(7)，所述变幅杆(7)上端与刀柄(1)下端连接，所述变幅杆(7)连接工具头(9)，所述后盖板(10)上设置有通孔b(19)，所述后盖板(10)和变幅杆(7)之间设置有超磁致伸缩棒(6)，所述超磁致伸缩棒(6)沿磁致伸缩方向设置有通孔c(20)，所述通孔c(20)与通孔b(19)连通，所述超磁致伸缩棒(6)上设置有激励线圈(16)，所述激励线圈(16)通过引线(13)连接副边绕组(12)，所述副边绕组(12)固定在刀柄(1)外壁上；还包括原边绕组(11)和轴承(4)，所述原边绕组(11)和副边绕组(12)相对设置且通过电感耦合连接，所述原边绕组(11)和副边绕组(12)均设置有外壳，所述轴承(4)上端设置在原边绕组(11)的外壳上，所述轴承(4)下端设置在副边绕组(12)的外壳上，所述原边绕组(11)通过引线连接超声波发生器(22)。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏阳，刘强，许光耀，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61