CN204109152U - 一种超声波雕刻机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波雕刻机，在刀具的刀头(12)和刀柄(9)之间依次固定连接有变幅杆(11)和超声波换能器(10)；在电主轴的定子(5)上封装有无线发射模块(3)，在主轴(6)上封装有无线接收模块(2)；超声波发生器(1)产生的超声频电震荡信号，依次经无线发射模块(3)、无线接收模块(2)传输到超声波换能器(10)，把电信号转换成高频次的机械振动，再经变幅杆(11)放大后传给刀头(12)，实现雕刻机对蓝宝石、玻璃、陶瓷等硬脆材料的高速复合加工。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机械加工设备，特别是一种超声波加工机床，属于特种机械加工技术领域。
背景技术
随着超声波技术的发展，超声波在特种材料加工方面的应用越来越多。在机械加工机床的刀具上附加超声振动，可以实现对陶瓷、玻璃等硬脆难加工材料的复合加工。如专利号为ZL200720032813.4、专利名称为“通用机床超声波钻铣头”的中国专利，就是在通用切削机床的主轴上安装一种超声波钻铣头来实现复合加工；但是这种超声波钻铣头目前尚不能直接用于高速雕刻机，因为现在的高速雕刻机一般使用电主轴，主轴的转速远远高于通用机床主轴,而对于蓝宝石、水晶、钻石等需要在雕刻机上加工的硬脆难加工材料，就无法在雕刻机上实现高速、高精度的精雕，所以超声波技术在高速雕刻机加工方面的应用受到限制。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种超声波雕刻机，通过在雕刻机的电主轴上附加超声振动，使雕刻机能够高速、高效切割加工蓝宝石、玻璃、陶瓷等硬脆材料。
本实用新型的技术方案是：一种超声波雕刻机，其特征是：在刀具的刀头和刀柄之间依次固定连接有变幅杆和超声波换能器；在电主轴的定子上封装有无线发射模块，在主轴上封装有无线接收模块；超声波发生器与无线发射模块通过电缆电连接，无线发射模块和无线接收模块之间以无线的方式传递电磁波，无线接收模块通过导线与超声波换能器的输入端电连接；
所述无线发射模块封装在电主轴的定子下端，相应的无线接收模块封装在主轴的下端；
作为本实用新型的另一种结构形式，所述无线发射模块封装在电主轴的定子上端，相应的无线接收模块封装在主轴的上端，在主轴的转子体中心设置有导线过孔，导线穿过导线过孔，导线的一端连接在无线接收模块的电输出端，导线的另一端连接在主轴下端的超声波换能器的电输入端。
本实用新型的优点是可以实现雕刻机的高速、高效加工，可以实现对难加工硬脆材料如蓝宝石、钻石、水晶、玻璃等材料的快速加工。
附图说明
图1：本实用新型第一个实施例结构示意图；
图2：本实用新型电路原理图；
图3:本实用新型第二个实施例结构示意图。
图中，1-超声波发生器；2-无线接收模块；3-无线发射模块；4-推力轴承；5-定子；6-主轴；7-球面轴承；8-锁紧螺母；9-刀柄；10-超声波换能器；11-变幅杆；12-刀头；13-电缆；14-导线；15-弹簧卡头；16-匹配电感；17-匹配电容。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型第一个实施例结构示意图，超声波发生器1的输出端通过电缆13与封装在电主轴的定子5下端的无线发射模块3电连接，无线发射模块3是封装在定子5的外壳下部的一组无线发射线圈，电缆13的一端与超声波发生器1的输出端连接，电缆13的另一端与无线发射模块3的线圈输入端连接，把超声波发生器1产生的超声频电震荡信号传递到无线发射模块3发射；作为电主轴一般结构，在定子5上有定子线圈，定子线圈的输入端作为电主轴的电源输入端，主轴6上有磁性材料，主轴6通过球面轴承7和推力轴承4与定子5形成转动副，定子5的线圈通电后，主轴6在电磁力的推动下高速旋转时不会轴向窜动。在主轴6下端靠近无线发射模块3的下部，设置有无线接收模块2，无线接收模块2的无线接收电路绝缘封装在主轴6的下部，通过电磁共振或者磁能传递的方式接收无线发射模块3发射的超声频电震荡信号；无线接收模块2的输出端的接线柱凸出于主轴6，并与主轴6的本体通过绝缘套绝缘，接线柱可以做成方便导线14插接的触点式结构。实际使用中，在定子5的两端设置有端盖，端盖与定子5的端面用螺钉连接，在端盖上有主轴6的通过孔。
在刀具的刀头12和刀柄9之间依次固定连接有变幅杆11和超声波换能器10，超声波换能器10的上端通过铆接或者焊接的方式固定连接刀柄9的下端，超声换能器10的下端通过铆接、螺纹或者焊接的方式固定连接在变幅杆11的上端，刀头12通过螺纹或者弹簧卡头刚性连接在变幅杆11的下端。超声换能器10上设置有凸出于超声波换能器体的引线，引线连接在导线14上，超声换能器10通过导线14连接在无线接收模块2的电路输出端。主轴6的下端轴头内有***弹簧卡头15和刀柄9的轴孔，轴头外圆上设置有与锁紧螺母8相配合的螺纹，刀柄9通过弹簧卡头15和锁紧螺母8连接在主轴6的下端轴头上，安装拆装方便。
如图2所示为本实用新型电路原理图，超声波发生器1产生的超声频电震荡信号，通过电缆13传输到无线发射模块3，无限发射模块3以无线的方式把超声频电震荡信号发射出去；无线接收模块2是由匹配电容17和匹配电感16构成的无线接收电路，通过电磁共振的方式来接收无线发射模块3发射的电磁波，把接收到的超声频电震荡信号传输到超声波换能器10，超声换能器10的作用是将超声频电振荡信号转换成超声频机械振动；无线接收模块2的匹配电容17、匹配电感16和超声换能器10接收无线发射模块3发射的电磁波，并经阻抗转变驱动超声换能器10产生谐振，从而转换电能实现主轴高速旋转时的超声波振荡信号源与超声换能器10之间的电源传输问题。变幅杆11的作用是将超声换能器10的振动幅度放大。超声机械振动经变幅杆11放大后传给刀头12，所以刀头12在对工件旋转切削同时还以高频震动对工件产生连续的高频冲击，实现复合加工。
本实施例中，超声波发生器1产生20—50kHz的电磁波，通过无线发射模块3以无线的方式发射出去，无线接收模块2接收该电磁波，并将接收到的电磁波转换为1100V的交流电源与匹配电感16、匹配电容17连接，实现阻抗变换，驱动超声换能器10产生谐振，从而将电信号转变为每分钟20000—50000次的机械振动。主轴6的转速可以达到8000转/分钟到80000转/分钟，从而对零件可以进行高速切削。
图3为本实用新型的第二个实施例结构示意图，与第一个实施例不同的是，所述无线发射模块3设置在电主轴的定子5的上端，相应的无线接收模块2设置在主轴6的上端，在主轴6的转子体中心设置有纵向的导线过孔，导线14穿过导线过孔，无线接收模块2的输出端通过导线14与安装在主轴6下端的超声波换能器10的输入端连接。
Claims (3)
1.一种超声波雕刻机，其特征是：在刀具的刀头(12)和刀柄(9)之间依次固定连接有变幅杆(11)和超声波换能器(10)；在电主轴的定子(5)上封装有无线发射模块(3)，在主轴(6)上封装有无线接收模块(2)；超声波发生器(1)与无线发射模块(3)通过电缆(13)电连接，无线发射模块(3)和无线接收模块(2)之间以无线的方式传递电磁波，无线接收模块(2)通过导线(14)与超声波换能器(10)的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种超声波雕刻机，其特征是：所述无线发射模块(3)封装在电主轴的定子(5)下端，相应的无线接收模块(2)封装在主轴(6)的下端。
3.根据权利要求1所述的一种超声波雕刻机，其特征是：所述无线发射模块(3)封装在电主轴的定子(5)上端，相应的无线接收模块(2)封装在主轴(6)的上端，在主轴(6)的转子体中心设置有导线过孔，导线(14)穿过导线过孔，导线(14)的一端连接在无线接收模块(2)的电输出端，导线(14)的另一端连接在主轴(6)下端的超声波换能器(10)的电输入端。
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