申请/专利权人：汇专科技集团股份有限公司;科益展智能装备有限公司广州分公司

申请日：2019-08-29

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN110394469B

主分类号：B23B27/00

分类号：B23B27/00;B23B19/02;B06B1/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2020.02.18#专利申请权的转移;2019.11.26#实质审查的生效;2019.11.01#公开

摘要：本发明涉及超声波加工技术领域，公开了一种超声波刀柄，其通过将第一导电体和第二导电体集中于拉钉的后端，可使其与旋转轴的接触电连接处位于超声波刀柄或旋转轴内，而不是裸露在超声波刀柄与旋转轴的间隙处，因此可避免漏电现象，消除安全隐患；与此同时，将第一导电体和第二导电体集中于拉钉的后端，可大大地降低超声波刀柄与旋转轴之间形成电性导通的难度，并且可提升二者之间电性导通的稳定性，进而可提升超声波主轴的高频振动的切削作业效果。另外，本发明还提供了一种超声波加工组件及包括其的超声波主轴，由于该超声波加工组件采用了上述的超声波刀柄，因此其与超声波主轴均具有电性导通稳定、切削加工效果好等优点。

主权项：1.一种超声波刀柄，应用于超声波主轴，所述超声波主轴包括拉杆和设于所述拉杆前端的导电组件，所述导电组件包括杆体和设于所述杆体上彼此绝缘的第一导电件和第二导电件，其特征在于，包括刀柄本体、拉钉、变幅杆以及振子，所述刀柄本体的后端设有安装槽，所述拉钉通过所述安装槽与所述刀柄本体固定连接，所述刀柄本体的前端设有连接槽，所述变幅杆通过所述连接槽与所述刀柄本体固定连接，所述振子固定于所述变幅杆上，所述拉钉的后端还设有彼此绝缘的第一导电体和第二导电体，所述第一导电体通过一导线与所述振子的第一电极电连接，所述第二导电体通过一导线与所述振子的第二电极电连接；所述第一导电体用于与所述第一导电件接触并形成电连接，所述第二导电体用于与所述第二导电件接触并形成电连接；所述拉钉的后端设有凹槽，所述第一导电体和所述第二导电体设于所述凹槽内；所述凹槽内设有绝缘环，所述第一导电体和所述第二导电体设于所述绝缘环内；所述绝缘环的环口用于供所述杆体插入，且所述第一导电体与所述第一导电件的接触点位于所述绝缘环的内侧壁，所述第二导电体与所述第二导电件的接触点也位于所述绝缘环的内侧壁。

全文数据：超声波刀柄、超声波加工组件及超声波主轴技术领域本发明涉及超声波加工技术领域，尤其涉及一种超声波刀柄、超声波加工组件及超声波主轴。背景技术在加工作业的过程中导入高频的振动加工机制，不仅可改善切削加工面的表面粗糙度和提高加工精度，更可降低切削阻力，增加刀具的寿命，因而逐渐地被广泛应用。现有的超声波主轴通常是由座体、旋转轴以及超声波刀柄组成，旋转轴架设于座体内，并在下端设有套孔，套孔内设有电源接头，该电源接头设有呈粗管状的第一导电元件，并在该第一导电元件内绝缘设有呈细管状的第二导电元件。超声波刀柄是在外部设有呈圆锥状的插置部，以插套于该旋转轴的套孔内，内部则设有振荡器，并在上端设有与振荡器电路电性连接的电源插头，该电源插头设有对应第一导电元件的第一电极，并在该第一电极内设有对应第二导电元件的第二电极。当超声波刀柄插入旋转轴的套孔内时，先是电源插头的第一电极套接于该电源接头的第一导电元件的外环面，再是第二电极插接于第二导电元件内，如此，电源接头与电源插头作电性连接；外部电源输出电流，并经由电源导线组、电源接头以及电源插头传导至超声波刀柄的振荡器，以驱动超声波刀柄作高频振动。上述结构的缺点在于：1、当超声波刀柄的插置部尚未完全插套定位于旋转轴的套孔内时，由于该超声波刀柄与旋转轴仍具有位置上的偏差，相对的，该超声波刀柄的电源插头的第一、二电极与电源接头的第一、二导电元件也尚未精准的对位，因此，当电源插头的第一、二电极与电源接头的第一、二导电元件先行插接时，容易造成电源插头或电源接头损伤。2、又由于该电源接头的第二导电元件和电源插头的第二电极的形状都相当的尖细，因此，在电源插头的第二电极与电源接头的第二导电元件的插接过程中，二者必须更精准的对位，若位置稍有偏差，第二电极或第二导电元件极易因磨耗或弯折而损坏。发明内容本发明的目的是提供一种使用寿命长，电性导通稳定的超声波刀柄及包括其的超声波加工组件和超声波主轴。为了实现上述目的，本发明提供了一种超声波刀柄，其包括刀柄本体、拉钉、变幅杆、以及振子，所述刀柄本体的后端设有安装槽，所述拉钉通过所述安装槽与所述刀柄本体固定连接，所述刀柄本体的前端设有连接槽，所述变幅杆通过所述连接槽与所述刀柄本体固定连接，所述振子固定于所述变幅杆上，所述拉钉的后端还设有彼此绝缘的第一导电体和第二导电体，所述第一导电体通过一导线与所述振子的第一电极电连接，所述第二导电体通过一导线与所述振子的第二电极电连接。作为优选方案，所述拉钉的后端设有凹槽，所述第一导电体和所述第二导电体设于所述凹槽内。作为优选方案，所述凹槽内设有绝缘环，所述第一导电体和所述第二导电体设于所述绝缘环内。作为优选方案，所述拉钉的后端向后凸出于所述绝缘环的后端面。作为优选方案，所述绝缘环的环口内设有密封圈。作为优选方案，所述第一导电体设有第一弹性触点，所述第二导电体设有第二弹性触点。作为优选方案，所述拉钉设有贯通的孔道，连接所述第一导电体与所述振子的第一电极的导线、以及连接所述第二导电体与所述振子的第二电极的导线从所述孔道中穿过。作为优选方案，所述孔道贯穿所述拉钉的两端。作为优选方案，所述振子固定于所述变幅杆的后端，所述刀柄本体设有连通所述连接槽与所述安装槽的过线孔，连接所述第一导电体与所述振子的第一电极的导线、以及连接所述第二导电体与所述振子的第二电极的导线从所述过线孔中穿过。本发明的另一目的在于提供一种超声波加工组件，其包括刀具以及上述的超声波刀柄，所述刀具连接于所述变幅杆的前端。本发明的还一目的在于提供一种超声波主轴，其包括上述的超声波加工组件。本发明实施例提供一种超声波刀柄，与现有技术相比，其有益效果在于：本发明提供的超声波刀柄通过将第一导电体和第二导电体集中于拉钉的后端，可使其与旋转轴的接触电连接处位于超声波刀柄或旋转轴内，而不是裸露在超声波刀柄与旋转轴的间隙处，因此可避免漏电现象，消除安全隐患；与此同时，将第一导电体和第二导电体集中于拉钉的后端，可大大地降低超声波刀柄与旋转轴之间形成电性导通的难度，并且可提升二者之间电性导通的稳定性，进而可提升超声波主轴的高频振动的切削作业效果。另外，本发明还提供了一种超声波加工组件及包括其的超声波主轴，由于该超声波加工组件采用了上述的超声波刀柄，因此其与超声波主轴均具有电性导通稳定、切削加工效果好等优点。附图说明图1是本发明实施例的超声波主轴的结构示意图；图2是图1中I区域的局部示意图；图3是本发明实施例的未安装超声波加工组件的超声波主轴的结构示意图；图4是本发明实施例的超声波加工组件的结构示意图。图中：1、筒座；2、旋转轴；201、腔道；202、套孔；203、退刀腔；3、拉杆；301、爪座；302、第一孔道；303、沉槽；4、夹爪；401、爪臂；5、轴承；6、无线发射组件；7、无线接收组件；8、导电组件；801、杆体；802、第一导电件；803、第二导电件；804、套环；805、第二密封圈；806、贯通孔；9、刀具；10、刀柄本体；1001、安装槽；1002、连接槽；1003、过线孔；11、拉钉；1102、第二孔道；1103、凹槽；12、变幅杆；1201、连接孔；13、振子；14、筒夹；15、密封螺帽；16、第一导电体；17、第二导电体；18、绝缘环；19、第一密封圈。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要指出的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。同样的，应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。另外，还需要说明的是，在本发明的描述中，“旋转轴上”、“变幅杆上”、“杆体上”等语句中的“上”包括“内部”、“外部”、“上部”、下部”等含义。术语“前端”和“后端”指的是，切削刀具在使用过程时，靠近于加工工件的一端为“前端”，背离加工工件的一端为“后端”。如图1所示，本发明实施例提供一种超声波主轴，其主要包括筒座1、旋转轴2、拉杆3、夹爪4以及超声波加工组件。具体地，如图1至图3所示，筒座1为不动件，旋转轴2穿设于筒座1内并通过轴承5与筒座1相连接，由此，旋转轴2可相对于筒座1转动。旋转轴2的内部设有腔道201，拉杆3设于腔道201内并可沿腔道201上下滑动。拉杆3的前端设有爪座301，夹爪4通过爪座301与拉杆3相连接，并可随着拉杆3上下滑动。旋转轴2的前端设有与腔道201相连通的套孔202，套孔202与腔道201之间设有退刀腔203。当拉杆3沿腔道201向下滑动时，夹爪4由腔道201进入退刀腔203，以张开爪臂401；当拉杆3沿腔道201向上滑动时，夹爪4由退刀腔203进入腔道201，以收拢爪臂401。进一步地，筒座1内设有无线发射组件6，旋转轴2上设有无线接收组件7，无线接收组件7与无线发射组件6间隔相对设置。拉杆3上设有导电组件8，导电组件8包括杆体801以及设于杆体801上且彼此绝缘的第一导电件802和第二导电件803，杆体801设置于拉杆3的前端，第一导电件802通过第一导线与无线接收组件7的线圈电连接，第二导电件803通过第二导线与无线接收组件7的线圈电连接。基于此，通过与电源电连接，无线发射组件6的线圈可产生稳定的感应磁场，随着旋转轴2相对于无线发射组件6做旋转运动，无线接收组件7的线圈可通过切割磁感线而产生感应电流，如此，利用电磁感应原理，旋转轴2与筒座1之间形成了非接触式的电性导通，第一导电件802和第二导电件803也因此而带电。具体地，如图1、图2以及图4所示，超声波加工组件包括超声波刀柄和刀具9，其中，超声波刀柄又包括刀柄本体10、拉钉11、变幅杆12以及振子13。刀柄本体10可通过套孔202与旋转轴2套接，以实现随着旋转轴2的转动而转动；刀柄本体10的后端设有安装槽1001，拉钉11通过安装槽1001与刀柄本体10固定连接，这里的连接方式可以是插接，也可以是螺接；刀柄本体10的前端设有连接槽1002，变幅杆12通过连接槽1002与刀柄本体10固定连接，同样的，这里的连接方式可以是插接，也可以是螺接；振子13固定于变幅杆12的后端；变幅杆12的前端设有锥形的连接孔1201，刀具9通过其外部套设的筒夹14与连接孔1201插接或螺接；为了提升刀具9与超声波刀柄之间的连接稳定性，后者还包括密封螺帽15，密封螺帽15与变幅杆12的前端螺接并压紧筒夹14。需要指出的是，刀具9也可以直接通过连接孔1201与变幅杆12相连接，抑或是，变幅杆12的前端不设置连接孔1201并且呈锥形，刀具9上设有装配孔，刀具9通过该装配孔连接于变幅杆12的前端，当然，上述连接方式可以是插接，也可以是螺接。进一步地，拉钉11的后端还设有彼此绝缘的第一导电体16和第二导电体17，第一导电体16通过第三导线与振子13的第一电极电连接，第二导电体17通过第四导线与振子13的第二电极电连接。基于上述结构，当刀柄本体10与旋转轴2套接时，拉钉11的后端伸入腔道201内，与此同时，第一导电件802与第一导电体16接触并形成电连接，第二导电件803与第二导电体17接触并形成电连接，如此，超声波刀柄与旋转轴2之间也形成了电性导通，无线接收组件7的线圈通过切割磁感线而产生的电流可传输至振子13，使其产生高频振动，以提升刀具9或刀盘的切削作业效果。与现有技术相比，一方面，旋转轴2与筒座1之间形成的非接触式电性导通不仅可避免导电结构产生磨损，延长主轴的使用寿命，提升高频振动的切削作业效果，还可避免旋转轴2的偏摆动作而产生瞬间断路的情况，提升电性导通的稳定性，确保振子13能够稳定地获得工作电流，并且，非接触式的电性导通还可大幅地提高旋转轴2的转速，使其满足高转速的需求。另一方面，本发明实施例提供的超声波主轴通过在拉杆3上设置导电组件8，以及将第一导电体16和第二导电体17集中于拉钉11的后端，可使超声波刀柄与旋转轴2的接触电连接处位于超声波刀柄或旋转轴2内，而不是裸露在超声波刀柄与旋转轴2的间隙处，因此可避免漏电现象，消除安全隐患；与此同时，由于两个导电件均集中于同一个杆体801上，从而将两个导电件与两个导电体之间的双重对位转化成了杆体801与拉杆3之间的单一对位，这大大地降低了对位难度，由此，在超声波刀柄与旋转轴2的套接过程中，只需将杆体801与拉杆3对接，第一导电件802与第一导电体16之间、以及第二导电件803与第二导电体17之间即可形成有效的电连接，进而，超声波刀柄与旋转轴2之间可形成稳定的电性导通，不会有接触不良的情况发生。进一步地，当刀柄本体10与旋转轴2套接时，夹爪4与拉钉11之间存在两种状态，即：连接状态，如图1所示，夹爪4位于腔道201内，夹爪4的爪臂401收拢并夹紧拉钉11，以确保刀柄本体10在转动时不会与旋转轴2脱离；脱开状态，夹爪4位于退刀腔203内，夹爪4的爪臂401张开并与拉钉11脱开，以实现退刀操作。如图2所示，为了提升导电件与导电体之间的电连接稳定性，第一导电体16设有第一弹性触点，第二导电体17设有第二弹性触点，第一导电件802与第一弹性触点相接触，以形成电连接，第二导电件803与第二弹性触点相接触，以形成电连接。如图2所示，为了形成良好的导电环境，拉钉11的后端设有凹槽1103，凹槽1103内设有绝缘环18，第一导电体16和第二导电体17设于绝缘环18内，当刀柄本体10与旋转轴2套接时，杆体801的前端插入绝缘环18的环口内。作为优选，拉钉11的后端向后凸出于绝缘环18的后端面，以保护绝缘环18不会受到撞击而损坏。另外，杆体801与绝缘环18之间还设有第一密封圈19，当杆体801的前端伸入绝缘环18的环口内时，第一密封圈19可对杆体801上的水或杂物进行清理，以提高导电体与导电件之间电连接的可靠性。进一步地，如图1和图3所示，拉杆3设有贯通的第一孔道302，第一导线和第二导线从第一孔道302中穿过。为了优化第一导线和第二导线的布置，第一孔道302贯穿拉杆3的两端。类似的，如图1和图4所示，拉钉11设有贯通的第二孔道1102，并且，第二孔道1102与凹槽1103相连通，第三导线和第四导线从第二孔道1102中穿过。为了优化第三导线和第四导线的布置，第二孔道1102贯穿拉钉11的两端。另外，刀柄本体10还设有连通连接槽1002与安装槽1001的过线孔1003，第三导线和第四导线从过线孔1003中穿过。如图2所示，本实施例中的第一导电件802和第二导电件803均为金属材质的导电圆管，杆体801为绝缘材质，其通过注塑成型的方式将第一导电件802和第二导电件803嵌设在内部，并且，第一导电件802的一端外露于杆体801的后端并与第一导线相连接，第一导电件802的另一端外露于杆体801的外侧壁，用于与第一导电体16接触后形成电连接，同样的，第二导电件803的一端外露于杆体801的后端并与第二导线相连接，第二导电件803的另一端外露于杆体801的外侧壁，用于与第二导电体17接触后形成电连接。基于此，导电件与导电体之间的对位要求较低，在杆体801伸入凹槽1103的过程中，第一导电件802和第二导电件803不易被磨损或弯折，进而可有效地延长超声波主轴的使用寿命，保证电性传导的稳定性。进一步地，如图2所示，本实施例中的导电组件8还包括套环804，杆体801靠近其后端的外侧面上设有法兰，套环804套于杆体801的外部并压紧法兰，拉杆3的前端设有沉槽303，套环804固定于沉槽303内。为了防止水、汽等杂质破坏第一导电件802和第二导电件803，同时为了防止出现漏电的现象，杆体801与套环804之间设有第二密封圈805，在本实施例中，第二密封圈805设为两个，且两个第二密封圈805分别设于法兰的两侧。示例性地，套环804与拉杆3之间的连接方式有多种，例如，套环804的外侧面设有螺纹，套环804通过螺纹与拉钉11固定连接，抑或是，套环804直接与拉杆3焊接。可选地，如图1至图2所示，杆体801设有贯穿其两端的贯通孔806，贯通孔806与拉杆3的第一孔道302相连通，并且，当刀柄本体10与旋转轴2套接时，贯通孔806也同样与拉钉11的第二孔道1102相连通。基于此，该超声波主轴可安装冷却装置，在切削作业过程中，冷却装置通过向连通的第一孔道302、贯通孔806以及第二孔道1102内注入冷却介质，可降低振子13和刀具9的热量，改善其工况，提升加工质量。综上，本发明实施例提供了一种超声波刀柄，与现有技术相比，该超声波刀柄具有使用寿命长，电性导通稳定等优点。另外，本发明实施例还提供了一种超声波加工组件及包括其的超声波主轴，由于该超声波加工组件采用了上述的超声波刀柄，因此其与超声波主轴均具有电性导通稳定、切削加工效果好等优点。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种超声波刀柄，其特征在于，包括刀柄本体、拉钉、变幅杆、以及振子，所述刀柄本体的后端设有安装槽，所述拉钉通过所述安装槽与所述刀柄本体固定连接，所述刀柄本体的前端设有连接槽，所述变幅杆通过所述连接槽与所述刀柄本体固定连接，所述振子固定于所述变幅杆上，所述拉钉的后端还设有彼此绝缘的第一导电体和第二导电体，所述第一导电体通过一导线与所述振子的第一电极电连接，所述第二导电体通过一导线与所述振子的第二电极电连接。2.根据权利要求1所述的超声波刀柄，其特征在于，所述拉钉的后端设有凹槽，所述第一导电体和所述第二导电体设于所述凹槽内。3.根据权利要求2所述的超声波刀柄，其特征在于，所述凹槽内设有绝缘环，所述第一导电体和所述第二导电体设于所述绝缘环内。4.根据权利要求3所述的超声波刀柄，其特征在于，所述拉钉的后端向后凸出于所述绝缘环的后端面。5.根据权利要求3所述的超声波刀柄，其特征在于，所述绝缘环的环口内设有密封圈。6.根据权利要求1所述的超声波刀柄，其特征在于，所述第一导电体设有第一弹性触点，所述第二导电体设有第二弹性触点。7.根据权利要求1所述的超声波刀柄，其特征在于，所述拉钉设有贯通的孔道，连接所述第一导电体与所述振子的第一电极的导线、以及连接所述第二导电体与所述振子的第二电极的导线从所述孔道中穿过。8.根据权利要求7所述的超声波刀柄，其特征在于，所述孔道贯穿所述拉钉的两端。9.根据权利要求1所述的超声波刀柄，其特征在于，所述振子固定于所述变幅杆的后端，所述刀柄本体设有连通所述连接槽与所述安装槽的过线孔，连接所述第一导电体与所述振子的第一电极的导线、以及连接所述第二导电体与所述振子的第二电极的导线从所述过线孔中穿过。10.一种超声波加工组件，其特征在于，包括刀具以及如权利要求1-9任一项所述的超声波刀柄，所述刀具连接于所述变幅杆的前端。11.一种超声波主轴，其特征在于，包括如权利要求10所述的超声波加工组件。

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