[实用新型]非接触能量传输式超声加工装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声辅助加工技术领域，特别涉及一种非接触能量传输式超声加工装置。 

背景技术

超声辅助加工作为加工难加工材料的一种有效的复合加工方法，已经在航空航天、精密仪器、光学和医疗等领域得到了广泛的应用。 

超声辅助加工中换能器作超声频率机械振动并且随加工工具一起高速转动。如何将高频超声电信号传输到高速旋转的超声振动单元的换能器上是实现超声辅助加工的一个前提也是难点。 

传统的超声辅助加工通过碳刷和导电滑环的摩擦接触方式传输能量为换能器供电，因此有碳刷磨损快、发热量大、导线裸露、容易积炭打火、刀具转速不能过高、无法实现自动换刀等问题。为此，研发出一种用非接触式电能传输方法来取代传统的滑动摩擦式电能传输方法，为当世之所需。 

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，能进行非接触式电能传输，满足加工中心自动换刀需求，且使加工工序更加安全、稳定、可靠的非接触能量传输式超声加工装置。 

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：一种非接触能量传输式超声加工装置，其包括磨头、变幅杆、前盖板、压电陶瓷、副边磁环线圈、原边磁环线圈和刀柄，所述刀柄的一端呈逐渐缩小状形成一装夹部，该装夹部呈锥柄形状，能方便安装在不同超声机械上使用，实现在不改变原超声机械结构的情况下进行兼容使用，具有良好的兼容性。该刀柄的中部径向凸起形成一定位部，另一端设有凸缘形成一装配部，该装配部的端面中心位置设有装配凹位，所述前盖板固定在该装配凹位的开口上，所述压电陶瓷设置在该装配凹位内，且与所述前盖板相连接，磨头通过变幅杆固定在所述前盖板上，所述副边磁环线圈固定在所述装配部上，即与超声机械的主轴固定在一起，作为电能接受装置，随主轴高速转动。所述原边磁环线圈对应所述副边磁环线圈的一侧位置设置在超声机械的机械臂上，作为信号发射装置，该副边磁环线圈与所述原边磁环线圈之间有间隙。 

本实用新型提供的一种非接触能量传输式超声加工装置，不仅实现了电能的非接触式传输，同时可满足加工中心自动换刀需求。经过合适的电容补偿网络，电能传输效率可大幅提升。非接触电能传输可以克服接触式电能传输的不足，使超声加工装置更加安全、稳定、可靠。针对基于电磁耦合理论的非接触式电能传输技术存在的问题，研究了非接触传输装置的电磁场解决了超声加工中传统的滑环磨损等问题，为超声加工技术在加工中心的使用开辟了新的途径。本实用新型提供的一种非接触能量传输式超声加工装置，原边磁环线圈处于静止状态，而副边磁环线圈则随着加工主轴做高速旋转运动，原边磁环线圈和副边磁环线圈之间存在级间间隙，没有直接接触就避免了接触摩擦可能造成的发热现象，并且不限制加工主轴转速的提高；其次，原边磁环线圈和副边磁环线圈的没有导线裸露，这样就提升了超声加工的应用环境，可以不受外在环境的限制，不惧怕灰尘和水的影响；而且具有可拆卸方便、易维护等特点。 

作为本实用新型的进一步改进，所述副边磁环线圈包括环形保护套壳、第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈，所述环形保护套壳套的中心位置设在所述装配部上，且设有让所述前盖板外露的开口，该环形保护套壳套的周缘位置向所述刀柄的一侧方向弯折形成线圈固定部，该线圈固定部的端面设有环形线槽，所述第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈设置在该环形线槽内，且该第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈之间存在磁间隙。 

作为本实用新型的进一步改进，所述环形保护套壳采用相对磁导率为2000，导电率为0的坡莫合金材料制成，优选的，采用型号为1J85的磁坡莫合金制成，形成罐形磁芯。 

作为本实用新型的进一步改进，所述原边磁环线圈包括弧形保护套壳和弧形绕组线圈，所述弧形保护套壳的中间凸起部位设有一用来将其安装在超声机械的机械臂上的安装座，该弧形保护套壳的两端对称向下沿所述刀柄的周向方向延伸，该弧形保护套壳朝向所述副边磁环线圈的一侧面设有弧形线槽，所述弧形绕组线圈设置在所述弧形线槽内。所述弧形保护套壳的弧长为三分之一圆弧。 

作为本实用新型的进一步改进，所述第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈均采用直径为0.5mm的铜线绕制80圈，将它们首尾串联起来，感应电压对外实行叠加。所述弧形绕组线圈采用两根直径为0.45mm的铜线绕制100圈，可有效地抑制趋肤效应。 

作为本实用新型的进一步改进，所述磨头、变幅杆、前盖板、压电陶瓷、副边磁环线圈和刀柄均同心于基准轴心。