[发明专利]一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴

权利要求书

1.一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，包括：顶盖、电滑环、推力滑动轴承、超声换能器、套筒、变幅杆；所述电滑环的转子部分与顶盖连接，用于传递主轴旋转运动；所述推力滑动轴承套设于电滑环底部，与电滑环的定子间隙配合，用于承受轴向推力并限制轴向移动；所述超声换能器位于推力滑动轴承的轴承座与套筒前端面之间，用于将超声波发生器输出的超声频振荡信号转换为机械能；所述变幅杆前端在位于电滑环腔体中，后端依次穿过超声换能器、套筒伸出；

所述超声换能器包括：产生纵向振动的一组圆环压电叠堆、产生水平振动的四组矩形压电叠堆、限位卡盘，其中圆环压电叠堆设于限位卡盘外周的卡台上，四片圆环压电片尺寸相同，同轴排列，相邻两个圆环压电片极性相反安装，向差角为0；其中矩形压电叠堆设于限位卡盘内的限位凹槽处，四组矩形压电叠堆尺寸相同，沿径向绕变幅杆对称分布，每组四个矩形压电片沿径向对齐排列，相邻两个矩形压电片极性相反安装，向差角为0。

2.根据权利要求1所述一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，所述套筒的前端面与推力滑动轴承的外壳、轴承座之间通过螺柱连接，套筒的后端面与变幅杆的节圆端面连接。

3.根据权利要求1所述一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，所述顶盖的中部开设有螺旋通孔，装配时使用定位螺柱连接顶盖与变幅杆，定位螺柱在装配完成后拆除，所述螺旋通孔的四周开设有多个沉头孔，使用六角沉头螺钉与3R夹具连接并安装于电火花机床的主轴上；顶盖外周使用一字螺钉与电滑环的转子部分相连接。

4.根据权利要求1所述一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，所述限位卡盘中部设有使变幅杆前段贯穿的正八边形通孔，用于传递扭矩，带动变幅杆旋转；其限位凹槽设于正八边形通孔的两组垂直对边上，用于装设四组矩形压电叠堆。

5.根据权利要求1所述一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，所述变幅杆为复合型圆锥结构，变幅杆的前端面中央设有螺旋凹孔；变幅杆前段外周具有正八边形棱柱，与限位卡盘的正八边形通孔过渡配合传递扭矩；变幅杆中后段为圆锥结构，圆锥结构外周设有节圆端面，所述节圆端面边缘均匀开设有半孔，与套筒的后端面通过六角螺钉连接，限制变幅杆的轴向移动；变幅杆的末端端面中央开设有螺纹凹孔，用于悬紧装夹机构固定电极。

6.根据权利要求1所述一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，所述电滑环的刷丝和超声换能器的压叠堆部分之间设有绝缘层；所述超声换能器的输入端布置于电滑环外壳上，输入端通过导线与外部超声波发生器连接，用于接受超声频振荡信号。

7.根据权利要求6所述一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，产生水平振动的四组矩形压电叠堆中每组的负极性压电片由引线连接至引脚A，方向相对的两组压电叠堆的正极性压电片由引线分别连接至引脚C和引脚D；产生纵向振动的一组圆环压电叠堆的正极性压电片由引线连接至引脚B，负极性压电片由引线连接至引脚A。

8.根据权利要求1所述一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，所述超声换能器中的限位卡盘与变幅杆之间设有密封圈。

9.根据权利要求2所述一种多向可调式复合超声辅助电火花主轴，其特征在于，所述螺柱使用六角螺母和弹簧垫圈对轴承座和套筒进行固定和防松。