HSK63中心出水超声刀柄制造技术

本专利公布了一种HSK63中心出水超声刀柄，包括超声换能变幅机构、HSK63刀柄基体(1)、中心出水密封装置、无线电能传输装置，变幅杆(12)的后端与HSK63刀柄基体(1)前端连接，变幅杆(12)的前端连接刀具(15)；无线电能传输装置从主轴的径向以无线的方式传输超声电能；中心出水密封装置包括中空密封管轴(16)和密封螺母(24)，冷却水/油从HSK63刀柄基体(1)后端进入中空密封管轴(16)并从刀具(15)的冷却水孔内喷出冷却润滑刀具(15)；其优点是：具有高转速运转和中心出水功能，润滑冷却更彻底，动平衡更易满足要求，可满足刀柄在高转速状态下运转要求。转要求。转要求。

【技术实现步骤摘要】
HSK63中心出水超声刀柄


[0001]本专利涉及超声加工
，特别涉及HSK63中心出水超声刀柄。

技术介绍

[0002]随着航空、航天、军工、船舶及高端制造业快速发展，新型硬脆材料、复合材料凭借其轻质高强度、耐高温、耐磨蚀、抗氧化、硬度高等优良的性能被广泛应用，新型硬脆材料、复合材料的精密加工及制孔问题是其构件制备过程中不可或缺的重要环节，尤其是随着实际服役环境的日益苛刻，复合材料的超精细加工的要求越来越高，加工质量的高低将严重影响结构件的疲劳性能和服役性能。
[0003]针对复合材料构件的超精细加工问题，目前的技术手段(如常规机械加工、电火花加工、激光加工等)都存在一定的缺陷，容易在材料表面产生毛刺、撕裂、纤维拔出、表面烧蚀、崩边、微裂纹等缺陷，严重制约了加工质量与加工精度；超声波加工可以大大改善以上情况，但传统超声波刀柄的设计结构因超声能量传递方式、高转速动平衡要求及换能器与刀柄的集成结构的制约，不具有同时高转速(12000转/RPM以上)运转，超声刀柄也没有中心出水功能，无法对刀具和工件进行冷却，影响加工质量，刀具磨损严重，加工精度不高，对于深孔甚至无法加工；随着对加工质量要求越来越高，现有的结构的超声加工刀柄已很难满足复合材料超精细加工加工要求。

技术实现思路

[0004]本专利的目的是：针对上述复合材料精密加工中存在的问题，设计一种可同时具有高转速((12000转/RPM以上)运转和中心出水功能的HSK63超声刀柄，解决现有技术存在的超声能量传递方式、高转速动平衡要求及换能器与刀柄的集成结构制约刀柄高转速运转和中心出水功能问题，同时解决加工质量要求越来越高的新型硬脆材料、复合材料超精细加工质量问题。
[0005]本专利的技术方案是：HSK63中心出水超声刀柄，包括超声换能变幅机构、HSK63刀柄基体、中心出水密封装置、无线电能传输装置，所述超声换能变幅机构包括变幅杆和固定连接在变幅杆后端的换能器，在所述超声换能变幅机构上有轴向贯通的中心孔，所述HSK63刀柄基体的前端面上设置一圆柱腔体，在该圆柱腔体的底部设置有基体过孔，所述变幅杆的后端面与HSK63刀柄基体前端端面固定连接，所述换能器封装于所述圆柱腔体内，所述变幅杆的前端通过弹簧止水筒夹连接具有冷却水孔的刀具；所述无线电能传输装置从机床主轴的径向以无线的方式给换能器传输超声电能；所述中心出水密封装置包括中空密封管轴和密封螺母，所述中空密封管轴的后端设置有外螺纹，前端设置有法兰，中空密封管轴的外螺纹端依次穿过超声换能变幅机构的中心孔和HSK63刀柄基体的基体过孔，其法兰端压持在超声换能变幅机构的中心孔的前端面上，密封螺母通过中空密封管轴的外螺纹连接压持在HSK63刀柄基体的基体过孔的后端面上，从而把中空密封管轴密封固定在所述超声换能变幅机构的中心孔和基体过孔内，冷却水/油从机床的主轴内从HSK63刀柄基体后端进入中
空密封管轴的中空水道并从刀具的冷却水孔内喷出冷却润滑刀具；
[0006]所述换能器由多组交错分布的电极片和压电陶瓷构成，在所述多组交错分布的电极片和压电陶瓷的前端和后端分别设置有前盖板和后盖板，具有中心通孔的预紧双头螺杆的前端通过螺纹连接在变幅杆的后端面上的螺纹孔内，前盖板、交错分布的电极片和压电陶瓷、后盖板依次通过所述预紧双头螺杆连接在变幅杆的后端面上，所述预紧双头螺杆的后端螺纹连接预紧螺母，通过预紧螺母把换能器压持在变幅杆的后端；
[0007]所述变幅杆的前端设置有标准ER结构锥孔和相对应的外螺纹，所述的弹簧止水筒夹和ER螺母安装在变幅杆的前端ER结构锥孔内和外螺纹上，刀具通过ER夹头的方式安装在弹簧止水筒夹的内孔中；
[0008]在所述变幅杆后端设置有法兰盘和定位凸台，在所述HSK63刀柄基体的前端面上设置有相应的定位孔，安装定位凸台装入安装定位孔内定位，变幅杆的后端法兰盘贴合在HSK63刀柄基体的前端面上通过固定螺栓固定连接；
[0009]在所述密封螺母与HSK63刀柄基体的基体过孔后端面贴合面上设置有密封槽，第三密封圈安装在该密封槽内；在所述中空密封管轴的法兰端的法兰与超声换能变幅机构的中心孔的前端面贴合面上设置有密封槽，第一密封圈安装在该密封槽内；
[0010]所述刀具为中空金刚石磨头、中空钻头或中空套空刀具；
[0011]所述无线电能传输装置包括超声波发生器、原边磁芯、副边磁芯，原边磁芯、副边磁芯分别绕有感应线圈，原边磁芯设置在原边固定套内，原边固定套固定连接在机床壳体上，副边磁芯设置在副边固定套内，副边固定套安装在所述HSK63刀柄基体的外圆周上，原边固定套和副边固定套相对布置，原边磁芯和副边磁芯以无线电能传输方式传输超电声信号，所述的副边磁芯的感应线圈与换能器的电极片通过导线连接，所述原边磁芯的感应线圈与所述超声波发生器通过传输线连接；
[0012]所述副边固定套的后端与HSK63刀柄基体外圆周上的凸台前端密封固定连接，在所述副边固定套的前端设置有外密封盖，外密封盖的后端与副边固定套的前端密封固定连接，外密封盖与变幅杆的外圆周之间设置有第二密封圈。
[0013]本专利的优点是：
[0014]1)超声刀柄采用HSK63规格，是目前行业内精密机床采用最广泛的刀柄形式之一，可应用于不同行业、不同材质的精密加工，工业应用范围广泛。
[0015]2)HSK63中心出水超声刀柄具有高转速运转和中心出水功能，润滑冷却更彻底，有效提高了加工效率和加工质量，大幅降低刀具磨损和加工成本。
[0016]3)HSK63中心出水超声刀柄设计为径向无线电能传输方式，相比传统端面无线电能传输方式和接触式滑环传能结构，结构设计更合理，动平衡更易满足要求，更利于自动换刀，可满足刀柄在高转速(12000转/RPM以上)状态下运转要求。
[0017]4)HSK63中心出水超声刀柄中心出水功能设计新型密封结构即中空密封轴管结构，通过双平面预紧方式密封，密封结构简单，密封性能好，和传统水套方式和中空内冷刀柄相比更适应高转速、高水压状态下长时间工作，加工、装配难度低，具有稳定性高、寿命长等优点。
[0018]5)HSK63中心出水超声刀柄与BT30、ISO25、HSK32等小体积刀柄相比，刀柄刚性强、可夹持刀具范围更大，小体积刀柄虽然可高转速运行，但不具中心出水功能；本专利技术的
HSK63中心出水超声刀柄与BT40、BT50、HSK100等大体积刀柄相比，重量轻、体积小、转速高，大体积刀柄机床的转速一般都在10000转/RPM以下。
[0019]6)HSK63中心出水超声刀柄刀具装夹采用ER夹头方式，刀具装夹方便简捷、通用性更广；
[0020]7)在外密封盖设置有密封槽，密封圈安装在密封槽内，密封圈内径尺寸和变幅杆轴径尺寸相适应，通过密封螺丝将密封外盖固定在所述的副边固定套上，防止使用过程中切削液或冷却液从刀柄外部进入刀体内部产生故障或危险。
附图说明
[0021]图1：本专利HSK63中心出水超声刀柄结构示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.HSK63中心出水超声刀柄，其特征是：包括超声换能变幅机构、HSK63刀柄基体(1)、中心出水密封装置、无线电能传输装置，所述超声换能变幅机构包括变幅杆(12)和固定连接在变幅杆(12)后端的换能器，在所述超声换能变幅机构上有轴向贯通的中心孔，所述HSK63刀柄基体(1)的前端面上设置一圆柱腔体，在该圆柱腔体的底部设置有基体过孔，所述变幅杆(12)的后端面与HSK63刀柄基体(1)前端端面固定连接，所述换能器封装于所述圆柱腔体内，所述变幅杆(12)的前端通过弹簧止水筒夹(13)连接具有冷却水孔的刀具(15)；所述无线电能传输装置从机床主轴的径向以无线的方式给换能器传输超声电能；所述中心出水密封装置包括中空密封管轴(16)和密封螺母(24)，所述中空密封管轴(16)的后端设置有外螺纹，前端设置有法兰，中空密封管轴(16)的外螺纹端依次穿过超声换能变幅机构的中心孔和HSK63刀柄基体(1)的基体过孔，其法兰端压持在超声换能变幅机构的中心孔的前端面上，密封螺母(24)通过中空密封管轴(16)的外螺纹连接压持在HSK63刀柄基体(1)的基体过孔的后端面上，从而把中空密封管轴(16)密封固定在所述超声换能变幅机构的中心孔和基体过孔内，冷却水/油从机床的主轴内从HSK63刀柄基体(1)后端进入中空密封管轴(16)的中空水道并从刀具(15)的冷却水孔内喷出冷却润滑刀具(15)。2.根据权利要求1所述的HSK63中心出水超声刀柄，其特征是：所述换能器由多组交错分布的电极片(4)和压电陶瓷(5)构成，在所述多组交错分布的电极片(4)和压电陶瓷(5)的前端和后端分别设置有前盖板(6)和后盖板(3)，具有中心通孔的预紧双头螺杆(19)的前端通过螺纹连接在变幅杆(12)的后端面上的螺纹孔内，前盖板(6)、交错分布的电极片(4)和压电陶瓷(5)、后盖板(3)依次通过所述预紧双头螺杆(19)连接在变幅杆(12)的后端面上，所述预紧双头螺杆(19)的后端螺纹连接预紧螺母(2)，通过预紧螺母(2)把换能器压持在变幅杆(12)的后端。3.根据权利要求1所述的HSK63中心出水超声刀柄，其特征是：所述变幅杆(12)的前端设置有标准ER结构锥孔和相对应的外螺纹，所述的弹簧止水筒夹(13)和ER螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵显辉，刘秀梅，刘智武，王园园，赵刚，杨科科，
申请(专利权)人：西安超克能超声技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：