一种在位检测超声刀柄的制作方法

1.本发明涉及切削设备技术领域，具体涉及一种在位检测超声刀柄。


背景技术：

2.陶瓷、玻璃等硬脆材料的应用范围日益广泛，传统加工工艺难以加工硬脆材料，且加工质量较差。所以，当前行业常采用超声辅助切削来解决这一问题，其中最常见的设备为超声刀柄。超声刀柄按照超声振子的供电方式，可以分成接触滑环供电式和非接触磁环供电式。前者由于滑环转速限制，不适用高转速条件下，后者因为没有此类缺点而应用前景广泛。
3.现有的非接触式超声刀柄存在以下问题：超声振子在装入超声刀柄后，由于螺栓预紧力变化、磨损等原因，超声振子的电参数往往会和未装入超声刀柄时测量的存在差别，降低了超声刀柄的工作效率；又因为超声振子需要和刀柄外侧的动磁圈相互连接来保证供电，不会留有裸露的电线，难以在不拆卸的条件下完成超声振子电参数的测量。
4.同时超声刀柄为往往选择先将超声振子装配进刀柄中，然后再修配超声振子变幅杆处与er夹头配合的部分，以此来保证超声刀柄旋转的同心度。但这种装配方式对刀柄部分的要求较高，要求刀柄与超声振子的配合部分精度较高，不利于降低制造成本。


技术实现要素：

5.本发明为解决上述的技术问题而提供一种在位检测超声刀柄，解决了超声振子在装入刀柄之后，难以测量超声振子的电阻抗参数；而且改进了超声振子和刀柄的装配结构，提高了工艺性，降低了成本。
6.为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种在位检测超声刀柄，包括刀柄本体、超声振子和测试电环；所述刀柄本体具有容纳腔、装配槽和动磁圈，所述动磁圈配置在所述装配槽内；所述超声振子局部固定地配置在所述容纳腔内，且具有固定部，用于固定刀具；测试电环供测试用，所述测试电环配置在所述动磁圈上，且与所述超声振子电性连接；其中，所述动磁圈与所述超声振子电性连接，所述动磁圈用于为所述超声振子供电。
8.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，所述刀柄本体还具有定位机构，用于固定所述超声振子。
9.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，所述装配槽位于所述刀柄本体的外沿。
10.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，所述动磁圈与装配槽的槽壁之间具有间隙。
11.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，所述测试电环上配置有凸出部，所述动磁圈上设置有与所述凸出部相配对的连接槽，所述凸出部装配在所述连接槽内。
12.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，还包括架体和检测头；所述
检测头装配在所述架体上；其中，所述测试电环抵接在所述检测头上。
13.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，所述架体上配置有弹性连接件，所述检测头固定在所述弹性连接件上。
14.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，所述超声振子为半波长振子。
15.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，所述超声振子包含有：后盖板、变幅杆和换能器；所述变幅杆配置为与所述后盖板固定连接，且所述变幅杆具有法兰盘；所述换能器配置在所述后盖板和变幅杆之间；其中，所述固定部配置在所述变幅杆的末端，且所述固定部位于所述容纳腔外；
16.所述定位机构包含有：压盖和调整块；所述压盖用于压住所述法兰盘并与所述刀柄本体固定连接；所述调整块配置在所述压盖和刀柄本体之间，用于调节所述超声振子的纵向预紧力；其中，所述压盖中部配置有穿出孔，所述变幅杆的末端从所述穿出孔穿出所述容纳腔外。
17.本公开的至少一实施例提供的在位检测超声刀柄中，所述架体上配置有导向部，所述刀柄本体外表面设置有导向槽，所述架体和刀柄本体通过导向部和导向槽可拆卸连接。
18.本发明的有益效果为：
19.(1)解决了超声振子在装入刀柄之后，难以测量超声振子的电阻抗参数的问题。
20.(2)改进了超声振子和刀柄的装配结构，提高了工艺性，降低了成本。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本公开一些实施例中刀柄本体与架体装配后的立体图。
23.图2为本公开一些实施例中刀柄本体的立体图。
24.图3为本公开一些实施例中刀柄本体与架体装配后的剖面图
25.图4为本公开一些实施例中刀柄本体的剖面图
26.图5为图3中a处的放大图。
27.图6为本公开一些实施例中超声振子的立体图。
28.图7为本公开一些实施例中测试电环装配到动磁圈后的立体图。
29.图8为本公开一些实施例中动磁圈的立体图。
30.图9为本公开一些实施例中测试电环的立体图。
31.图中：
32.10、刀柄本体；11、容纳腔；12、装配槽；13、动磁圈；14、定位机构；131、连接槽；141、压盖；142、调整块；18、导向槽；
33.20、超声振子；21、后盖板；22、变幅杆；23、换能器；24、固定部；221、法兰盘；
34.30、测试电环；31、凸出部；32、绝缘部分；33、导电部分；
35.40、架体；41、弹性连接件；
36.50、检测头。
具体实施方式
37.下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。
38.在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、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，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。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
39.另外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，安装、连接和相连等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.本公开的至少一个实施例提供一种在位检测超声刀柄，包括刀柄本体、超声振子和测试电环；所述刀柄本体具有容纳腔、装配槽和动磁圈，所述动磁圈配置在所述装配槽内；所述超声振子局部固定地配置在所述容纳腔内，且具有固定部，用于固定刀具；测试电环供测试用，所述测试电环配置在所述动磁圈上，且与所述超声振子电性连接；其中，所述动磁圈与所述超声振子电性连接，所述动磁圈用于为所述超声振子供电。所述刀柄本体还具有定位机构，用于固定所述超声振子。所述装配槽位于所述刀柄本体的外沿。所述动磁圈与装配槽的槽壁之间具有间隙。所述测试电环上配置有凸出部，所述动磁圈上设置有与所述凸出部相配对的连接槽，所述凸出部装配在所述连接槽内。
41.本公开的至少一个实施例提供一种在位检测超声刀柄，还包括架体和检测头；所述检测头装配在所述架体上；其中，所述测试电环抵接在所述检测头上。所述架体上配置有弹性连接件，所述检测头固定在所述弹性连接件上。所述超声振子为半波长振子。所述架体上配置有导向部，所述刀柄本体外表面设置有导向槽，所述架体和刀柄本体通过导向部和导向槽可拆卸连接。
42.本公开的至少一个实施例提供一种在位检测超声刀柄，所述超声振子包含有：后盖板、变幅杆和换能器；所述变幅杆配置为与所述后盖板固定连接，且所述变幅杆具有法兰盘；所述换能器配置在所述后盖板和变幅杆之间；其中，所述固定部配置在所述变幅杆的末端，且所述固定部位于所述容纳腔外；所述定位机构包含有：压盖和调整块；所述压盖用于压住所述法兰盘并与所述刀柄本体固定连接；所述调整块配置在所述压盖和刀柄本体之间，用于调节所述超声振子的纵向预紧力；其中，所述压盖中部配置有穿出孔，所述变幅杆的末端从所述穿出孔穿出所述容纳腔外。
43.下面将结合附图对本公开实施例的在位检测超声刀柄进行总体介绍。
44.如图至1至9所示，根据本公开至少一实施例的在位检测超声刀柄包括刀柄本体10、超声振子20、测试电环30、架体40和检测头50；刀柄本体10具有容纳腔11、装配槽12和动磁圈13，动磁圈13配置在装配槽12内；超声振子20首端固定地配置在容纳腔11内，且超声振子20的末端具有固定部24，固定部24用于固定刀具；测试电环30供测试用，测试电环30配置在动磁圈13上，且测试电环30与超声振子20电性连接；其中，动磁圈13与超声振子20电性连接，动磁圈13用于为超声振子20供电。
45.在本实施例中，刀柄本体10还具有定位机构14，定位机构14用于固定超声振子20。
46.在本实施例中，装配槽12位于刀柄本体10的外沿。动磁圈13与装配槽12的槽壁之间具有间隙。动磁圈13的顶部与装配槽12顶部齐平，动磁圈13内具有非接触式供电所需要的线圈，测试电环30上配置有凸出部31，动磁圈13上有与凸出部31相配对的连接槽131，凸出部31装配在连接槽131内，动磁圈13放置好后，用灌封胶填满动磁圈13与装配槽12之间的间隙。动磁圈13装配后具有良好的稳定性。
47.在本实施例中，检测头50装配在架体40上；其中，测试电环30抵接在检测头50上。
48.在本实施例中，架体40上配置有弹性连接件41，检测头50固定在弹性连接件41上。示例性地，弹性连接件采用螺旋弹簧，架体40上设置有安装槽，螺旋弹簧一端固定在安装槽内，螺旋弹簧的另一端于检测头固定连接。
49.在本实施例中，超声振子20为半波长振子，超声振子20包含有后盖板21、变幅杆22和换能器23；由于超声振子20为半波长振子，长度较短，继而是的整个超声刀柄的长度较短，便于安装在机床主轴上。其中超声振子20的波节点位于变幅杆22上。
50.进一步的，变幅杆22配置为与后盖板21固定连接，且变幅杆22具有法兰盘221；换能器23配置在后盖板21和变幅杆22之间；其中，且固定部24位于容纳腔11外。示例性地，固定部24包含有er螺母和er夹头；由于采用了er螺母和er夹头固定工具头的方案，便于更换和调整的工具头，便捷性好。
51.在本实施例中，定位机构14包含有压盖141和调整块142；压盖141用于压住法兰盘221并与刀柄本体10固定连接；调整块142配置在压盖141和刀柄本体10之间用于调节超声振子20的纵向预紧力；其中，压盖141中部配置有穿出孔，变幅杆22的末端从穿出孔穿出容纳腔11外。
52.进一步的，法兰盘221的外径小于容纳腔11的内径。变幅杆22上的法兰盘221、刀柄本体10和压盖141之间相配合的平面粗糙度小于或等于ra1.6。
53.进一步的，压盖141与刀柄本体10使用螺纹连接。超声振子20的纵向预紧由压盖141完成，所需纵向预紧力的大小可通过位于刀柄本体10和压盖141之间的调整块142的厚度进行调节。穿出孔直径大于变幅杆22末端的直径。压盖141内有一个圆槽，其用于与变幅杆22阶梯处相配合，压盖141的圆槽与变幅杆22阶梯处成过渡配合或较松的过盈配合，以此完成对超声振子20的径向预紧。圆槽与穿出孔连通。
54.将变幅杆22使用压盖141和调整块142与刀柄本体10固定，通过压盖141和刀柄本体10的配合，完成了变幅杆22的径向和纵向预紧。该方案中，超声振子20与刀柄本体10的配合部分为一个小平面，对刀柄本体10的要求低，主要的配合部分集中在压盖141上，若出现超声振子20损坏等情况，只需要更换超声振子20或压盖141，对刀柄本体10没有影响，降低
了制造成本，延长了刀柄的使用寿命。
55.在本实施例中，测试电环30由绝缘部分32和导电部分33组成。在检测时，当测试电环30在检测超声振子20的电参数时，将测试电环30的导电部分33接触架体40上的检测头50，刀柄本体10在放置于架体40上时，会因自身的重力，自动压紧检测头50，最后将检测头50连接上阻抗测试仪即可进行超声振子20电参数的测试。整个检测过程便捷性好。
56.在本实施例中，架体40上配置有导向部(未图示)，刀柄本体10外表面设置有导向槽18，架体40和刀柄本体10通过导向部和导向槽可拆卸连接。
57.在一些实施例中，刀柄本体10上开有供导线穿过的穿线孔，测试电环30的导电部分使用导线经过刀柄本体10上的穿线孔与刀柄本体10内部的换能器23连接。
58.在一些实施例中，磁圈的顶部低于装配槽12顶部。
59.在一些实施例中，测试电环30呈圆环状。
60.在未出示的又一实施例中，换能器由若干片压电陶瓷片和若干片黄铜片组成，每两个压电陶瓷片之间夹一片黄铜片，最后一个压电陶瓷片和后盖板夹一片黄铜片，换能器被后盖板和变幅杆夹在中间，由螺栓和变幅杆锁紧。黄铜片负责导电，因为逆压电效应，压电陶瓷片会将电能转换为纵向伸缩的机械能。
61.在未出示的又一实施例中，测试电环为pcb板，由绝缘部分和导电部分组成，绝缘部分的材料为树脂，导电部分为黄铜，导电部分镶嵌在绝缘部分上，超声振子的换能器和测试电环之间电性连接，测试电环和检测头电性连接，阻抗分析仪连接检测头即可检测超声振子的电参数。
62.在一些实施例中，检测头为一种圆柱和半球体组成的导电金属零件，检测头可以通过电线和阻抗分析仪相连，作用即建立起导电部分和阻抗分析仪之间的电性连接。
63.在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一些实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
64.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内；除非明确说明，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应解释为关键或必要的。