刀柄换能器导电装置、系统以及刀柄的制作方法

1.本实用新型涉及机床加工领域，尤其涉及一种刀柄换能器导电装置、系统以及刀柄。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，超声振动切削加工，是在传统的切削工艺中加以超声辅助，在切削硬脆性材料时能有效地减小切削力，减小磨损，提高加工效率。但在航空航天及精密加工领域，存在一些尺寸较小但加工要求较高的零件，在加工这些零件时，仅靠超声振动切削无法得到较高的加工表面质量。
3.在实际应用中，现有的超声切削加工设备内置换能器需要将20khz到30khz高频电流转换成同频率机械振动，由于切削陶瓷玻璃等脆硬性材料需要主轴转速8000rpm以上 ,如何将电信号引入到高速旋转的主轴中，目前主要有两种解决办法，一种是通过滑环接触方式实现电信号与主轴连接，另一种方式是通过非接触的电场磁场感应方式将电流传输到高速旋转的主轴刀柄结构形式。滑环接触方式传输电流与非接触的电场磁场感应方式相比较结构占用空间大，接触式主轴高速运转过程中电流传输实现难度大，可靠性不高。现有电磁感应技术，换能器通过导电线分别于电源的正负极连通，而该方式会导致刀柄拆装麻烦，进而不能实现快速换刀。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中缺陷的至少其中之一，本实用新型的目的在于提供一种刀柄换能器导电装置、系统以及刀柄，其结构拆装方便，换刀过程中不需要拆装导电线，进而实现了快速换刀。
5.本技术的目的采用如下技术方案实现：
6.本技术实施例提供了一种刀柄换能器导电装置，包括：位于刀柄本体内用于容纳刀具夹具的容纳腔底部且与刀柄本体绝缘连接的第一导电组件、设置于刀具夹具后端且与刀具夹具绝缘连接的第二导电组件，所述第一导电组件和所述第二导电组件弹性接触式电连接，所述第二导电组件通过导电线向所述刀柄本体中的换能器传输电流。
7.可选地，所述第一导电组件外周还设置有第一绝缘结构，所述第二导电组件外周设置有第二绝缘结构。
8.可选地，所述第一绝缘结构内设有安装所述第一导电组件的第一安装孔，所述第二绝缘结构内设有与所述第二导电组件连接的第二安装孔。
9.可选地，所述第二导电组件外周设有向外凸起的凸台，所述第二安装孔为台阶孔，所述第二安装孔的大孔径段朝向所述第一导电组件，所述凸台的外径位于所述台阶孔的两孔内径之间。
10.可选地，所述第一导电组件通过导电线与电源正极连接，所述第一绝缘结构上还设有导电线穿过的第一通孔。
11.可选地，所述第二安装孔为通孔，使得连接换能器的导电线穿入所述第二安装孔与所述第二导电组件连接。
12.本技术实施例提供了一种用于机床加工的刀柄，包括刀柄本体、刀具夹具以及本技术任一实施方式所述的刀柄换能器导电装置，所述刀柄本体开设有刀具夹具容纳腔，所述刀柄换能器导电装置中的第一导电装置安装于所述容纳腔底部；所述刀柄换能器导电装置中的第二导电装置安装于所述刀具夹具后端。
13.可选地，所述刀具夹具包括筒夹和变幅杆，所述筒夹设置于所述容纳腔中且所述变幅杆设置于筒夹内，所述第二导电装置设置于筒夹后端，或者所述变幅杆设置于所述容纳腔中且所述筒夹设置于所述变幅杆前端，所述第二导电装置设置于所述变幅杆后端；
14.或者所述刀具夹具包括变幅杆，所述第二导电装置设置于所述变幅杆后端。
15.可选地，所述刀柄本体开设有供与所述第一导电组件连接的导电线穿过的第二通孔；所述刀柄本体还开设有与所述第二通孔对称设置的第三通孔。
16.本技术实施例提供了一种刀柄换能器导电系统，包括电源、本技术任一实施方式所述的用于机床加工的刀柄，所述电源正极与所述刀柄换能器导电装置中的第一导电组件电连接，所述电源负极连接于刀柄本体外周壁。
17.本技术实施例提供了 一种刀具装置，包括刀具以及所述的刀柄振动换能器导电系统，所述刀柄包括变幅杆，所述变幅杆的前端与所述刀具后端同轴连接。
18.本技术实施例提供了一种机床，包括机床本体、设置在所述本体上的主轴以及与所述主轴连接的所述的刀具装置。
19.本技术提供的刀柄换能器导电装置、系统以及刀柄、刀具装置中，在机床加工领域中，第一导电组件和第二导电组件弹性接触式电连接，使得刀具更换时，不需要拆卸第一导电组件和第二导电组件，能够直接将刀具夹具取出，在安装时，在安装刀具夹具时，第二导电组件能够直接与第一导电组件弹性接触连接，不需要再通过导电线重新连接第一导电组件和第二导电组件，进而实现了快速装拆。弹性接触使得第二导电组件能够与第一导电组件紧密贴合，保证两导电组件之间稳定连接，进而保证电流的稳定传输。
附图说明
20.图1为本实用新型的一种刀柄的剖视示意图，主要示出了刀柄换能器导电装置中第一导电组件和第二导电组件结构和位置关系；
21.其中，1、刀柄本体；11、容纳腔；12、第二通孔；13、第三通孔；2、第一导电组件；3、第二导电组件； 4、筒夹；5、变幅杆；6、换能器；21、第一绝缘结构；31、第二绝缘结构。
具体实施方式
22.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
23.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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技术和简化描述，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技术的限制。其中，“前”为采用本实施例中的高频超声刀柄进行加工时，靠近加工工件的一端，“后”为背离加工工件的一端。
24.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
27.参考图1，本技术实施例提供了一种刀柄换能器导电装置，应用于机床加工的刀柄，包括刀柄本体1、刀具夹具以及本技术任一实施方式的的刀柄换能器导电装置，刀柄本体1开设有容纳刀具夹具的容纳腔，刀柄换能器导电装置中的第一导电装置安装于容纳腔11底部；刀柄换能器导电装置中的第二导电装置安装于刀具夹具后端。需要说明的是，在本技术提供的实施例中，从刀柄本体1前端往后端看，能正视容纳腔11底部。
28.如图1所示，刀柄换能器导电装置包括：位于刀柄本体1内刀具夹具容纳腔11底部且与刀柄本体1绝缘连接的第一导电组件2、设置于刀具夹具后端且刀具夹具绝缘连接的第二导电组件3，第一导电组件2和第二导电组件3分别与刀柄本体和刀具夹具（如筒夹4或者变幅杆5）绝缘连接，进而避免第一导电组件1和第二导电组件在通电后与刀柄本体和刀具夹具通电，第一导电组件2和第二导电组件3弹性接触式电连接，第二导电组件3通过导电线向刀柄本体1中换能器6传输电流。在一种实施方式中，当设置于变幅杆后端的换能器位于筒夹内部时，导致换能器在刀柄本体内部的位置较深，采用常规的导电线从刀柄本体外部穿入刀柄本体内并与换能器连接的方式，导电线穿入深度会更深，同时筒夹内部空间狭小，不便于拆卸和安装，增加了导电线连接和拆卸的难度，需要通过进一步会导致工件拆装更为麻烦，且在拆电线需要破坏性剪断导电线。而在本技术提供的实施例中，在拆装刀柄内部的工件时，如在拆卸变幅杆5或者筒夹4时，能够直接取出，避免拆卸和安装导电线，也不需要破坏性剪断导电线，进而实现了快速装拆工件，同时避免多次拆卸损坏导电组件。另外，当设置于变幅杆5后端的换能器位于筒夹5内部，在刀柄外部的螺帽拆卸之后，筒夹4和变幅杆5能够整体拆出，提高了拆卸的便利性。第一导电组件2和第二导电组件3弹性接触进而使得第一导电组件2和第二导电组件3能够充分的接触，用以实现稳定的电流传输。
29.在一种实施方式中，参考图1，第二导电组件3采用导电弹簧针，第二导电组件3和第一导电组件2弹性接触时，第二导电组件向第一导电组件2施加压力，进而在机床加工过程中产生振动时，第二导电组件3能够稳定地与第一导电组件2贴合在一起，进而保证稳定的电流传输。
30.参考图1，刀柄换能器导电装置还包括位于刀柄本体1内刀具夹具容纳腔11底部且
位于刀柄本体1和第一导电组件2之间第一绝缘结构21，由于刀柄本体1为导电材质，进而第一绝缘结构21避免第一导电组件2通电时，向刀柄本体1传输电流；位于刀具夹具后端且位于刀具夹具和第二导电组件3之间的第二绝缘结构31，由于筒夹4和变幅杆5同样采用导电材质制成，进而在刀具夹具与第二导电组件3之间设置第二绝缘结构31，避免第二导电组件3通电时，向刀具夹具传输电流。
31.一种实施方式中，参考图1，容纳腔11底部开设有安装第一绝缘结构21的槽，第一绝缘结构21内嵌在槽中，为了保证连接的稳固，第一绝缘结构21与该槽过盈配合连接。对应地，在变幅杆5安装在筒夹4中时，筒夹4后端开设有台阶孔，第二绝缘结构31外周具有径向延伸的凸台。在第二绝缘结构31凸台两侧，第二绝缘结构31朝向容纳腔11底部的外径大于第二绝缘结构31背向容纳腔11底部的外径，相应的筒夹4后端台阶孔朝向容纳腔11底部的内径大于台阶孔背向容纳腔11底部的内径。凸台与筒夹4后端台阶孔过盈配合连接，第二绝缘结构31外径较小的一侧与筒夹4后端台阶孔中较小直径的孔过盈配合连接，实现稳固的连接。
32.又一种实施方式中，参考图1，第一绝缘结构21内设有安装第一导电组件2的第一安装孔，第二绝缘结构31内设有与第二导电组件3连接的第二安装孔。又一种实施方式，第二导电组件3能够在第二安装孔31中滑动，即第二导电组件3与第二结缘结构滑动与连接。可选地，第二导电组件3外周设有向外凸起的凸台，第二安装孔31为台阶孔，第二安装孔朝向第一导电组件2一侧的直径大于第二安装孔背向第一导电组件2一侧的直径，第二导电组件2的外径小于第二安装孔的内径，凸台的外径在台阶孔两内径之间，即凸台外径为m，台阶孔中的大孔内径为l，小孔内径为n，则n《m《l，以便于刀具更换时，第二导电组件能够在第二安装孔中滑动；同时第二导电组件31能够背向第一导电组件2移动，并在凸台移动到第二安装孔的台阶处时，第二导电组件3能够与第一导电组件紧密贴合，保证第一导电组件2和第二导电组件3之间连接的稳定性。
33.参考图1，为了保证第一导电组件安装之后的稳定性，第一绝缘结构21内设有台阶孔，第一绝缘结构2的台阶孔朝向第二导电组件3的一侧直径大于台阶孔背向第二导电组件3的一侧直径，同时第一导电组件2朝向第二导电组件3的端部包括径向延伸的凸台，该凸台与第一绝缘结构2的台阶孔中较大直径的孔过盈配合连接，第一导电组件2背向第二导电组件3的一侧与台阶孔中较小直径的孔过盈配合连接。
34.参考图1，为了保证第一导电组件2和第二导电组件3接触连接诶过程中更为顺利，避免卡在第一绝缘结构21外，第一导电组件2与第二导电组件3接触面为弧面，且向第一绝缘结构内部凹陷，第二导电组件3与第一导电组件2接触面为弧面，且向第二绝缘结构外凸出，且第一导电组件2的弧形接触面和第二导电组件3的弧形接触面相配合，即两弧形接触面匹配。
35.为了保证刀具拆装过程中，第一导电组件和第二导电组件，第一安装孔与第二安装孔同轴，即第一安装孔和第二安装孔相对设置且孔的轴线位于一条直线上，避免安装过程出现导电组件倾斜，以及在刀具在加工过程中，避免振动导致导电组件振动出刀柄本体和/或刀具夹具。
36.结合图1可知，在本技术提供的实施例中，第一绝缘结构21上还设有导电线穿过的第一通孔，以便于导电线能够穿过第一通孔与第一导电组件2电连接。相应的，为了实现第
一导电组件通过导电线与电源正极电连接，刀柄本体1开设有供与第一导电组件2连接的导电线穿过的第二通孔12；由于刀具加工过程中会转动，为了保证加工过程中动平衡，刀柄本体还开设有与第二通孔12对称设置的第三通孔13。可选地，由于换能器将电能转换为机械振动时会出现振动，为了保证换能器与第二导电组件3之间稳定的电流传输，第二安装孔为通孔，使得连接换能器的导电线穿入第二安装孔与第二导电组件3连接，避免振动过程中，出现电连接不稳定得情况。
37.在本技术提供的实施例中，参考图1，在刀具夹具包括筒夹4和变幅杆5，筒夹4设置于容纳腔11中且变幅杆5设置于筒夹4内时，第二导电组件3设置于筒夹4后端，或者变幅杆设置于容纳腔中且筒夹设置于变幅杆前端时，第二导电组件设置于变幅杆后端。或者刀具夹具包括变幅杆，第二导电装置设置于变幅杆后端，此时，可在第二绝缘结构上开设导电线穿设的通孔，用以保证导电线一端能够通过该通孔进入第一通孔中，并与第二导电组件电连接，而导电线另一端与换能器电连接，保证第二导电组件与换能器之间的稳定连接。
38.在本技术提供的实施例中，还包括一种刀柄换能器导电系统，包括电源、任一实施方式的用于机床加工的刀柄，为了实现换能器能够与电源形成完整的电流传输环路，同时刀柄本体与筒夹和/或变幅杆采用导电材料制成，因此在电源正极与刀柄换能器导电装置中的第一导电组件电连接，电源负极连接于刀柄本体外周壁。需要说明的是，在本技术提供的实施例中，电源可以为刀柄本体上能够接收无线发射单元发出的无线信号的无线接收单元，还可以为能传输或者提供电能的电子元器件，包括但不限于晶体管、插座、蓄电池、干电池、发电机、导电线等。
39.本技术还提供了一种刀具装置，包括刀具以及刀柄振动换能器导电系统，刀柄包括变幅杆，变幅杆的前端与刀具后端同轴连接，进而减小刀具加工过程中的跳动。
40.本技术还提供了一种机床，包括机床本体、设置在本体上的主轴以及与主轴连接的刀具装置。
41.在机床加工领域中，第一导电组件和第二导电组件弹性接触式电连接，使得刀具更换时，不需要拆卸第一导电组件和第二导电组件，能够直接将刀具夹具取出，在安装时，在安装刀具夹具时，第二导电组件能够直接与第一导电组件弹性接触连接，不需要再通过导电线重新连接第一导电组件和第二导电组件，进而实现了快速装拆到。弹性接触使得第二导电组件能够与第一导电组件紧密贴合，保证两导电组件之间稳定连接，进而保证电流的稳定传输。
42.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。