[0001] 本发明涉及超声刀柄技术领域，特别涉及一种BT30超声刀柄。

[0002] 当前一些特殊材料应用越来越广泛，比如玻璃、蓝宝石、碳化硅、复合材料等。这些材料由于机械特性很硬脆，导致采用传统的加工工艺无法满足这些材料的加工精度的要求。当前行业采用了超声能量辅助的方式，结合现有机床的高速旋转，用于这类硬脆材料的可加工性、加工精度、以及提高加工刀具的寿命。在超声辅助加工中，超声能是加工工艺最为关键的参数，其起到激发材料原子能，降低切削力等作用。换能器(Transducer)是超声加工中提供超声能量的核心执行机构，其工作原理为利用压电逆效应将频率电信号转换为高频超声振动，并将超声能传输到加工材料。

[0003] 然而现有的换能器和超声刀柄均为采用分体式结构设计，进而增加了超声电主轴结构的复杂性，使用范围窄，而且一般都是采用滑环方式来传递超声能量，这种接触式结构会存在：易磨损和主轴转速低等问题等一系列问题使得超声复合加工很难推广于实际生产。

[0004] 针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，不需要增加电主轴结构，适用范围广，而且重量轻，有效提升电主轴的转速，延长使用寿命的BT30超声刀柄。

[0005] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种BT30超声刀柄，其包括BT30刀柄、拉钉、无线电能传输装置和超声换能器，所述BT30刀柄的一端与所述拉钉相连接，另一端设有用来安装所述超声换能器的安装腔，所述超声换能器安装在该安装腔上，所述无线电能传输装置设置在BT30刀柄与超声换能器的连接处。

[0006] 作为本发明的进一步改进，所述安装腔的开口外缘径向凸起形成安装法兰。

[0007] 作为本发明的进一步改进，所述超声换能器包括工具头、压电陶瓷组件和变幅杆，所述工具头通过夹头设置在所述变幅杆的首端，该变幅杆的尾部外侧面径向凸起形成一安装联接部，该安装联接部通过螺丝固定在所述安装法兰的内侧位置，所述压电陶瓷组件通过连接部件设置在所述变幅杆的尾部。

[0008] 作为本发明的进一步改进，所述安装联接部朝向所述工具头的一端面内侧位置设有下凹槽，另一端面外侧位置设有上凹槽。

[0009] 作为本发明的进一步改进，所述连接部件包括螺钉和盖体，该螺钉包括头部和与该头部相连接的杆部，该杆部依次贯穿所述盖体和压电陶瓷组件，并旋入所述变幅杆的尾端面。

[0010] 作为本发明的进一步改进，所述无线电能传输装置包括发射组件及与该发射组件相对间隔设置的接收组件，该接收组件包括副边保护套及设置在该副边保护套内的副边磁芯，该副边磁芯上卷绕有感应线圈，所述发射组件包括原边保护套及设置在该原边保护套内的原边磁芯，该原边磁芯上卷绕有感应线圈。

[0011] 作为本发明的进一步改进，所述原边保护套的中心位置设有让BT30刀柄穿过的通孔，该原边保护套固定在超声换能器的后壳上。

[0012] 作为本发明的进一步改进，所述副边保护套的中心位置设有与所述BT30刀柄相适配的套装孔，套装孔的内孔壁一端径向凸起形成安装凸缘，该安装凸缘通过螺丝固定在所述安装法兰的外侧位置。

[0013] 本发明的有益效果为：本发明的结构设计巧妙，合理将BT30刀柄和超声换能器结合形成一体结构，区别于较大体积的BT40、BT50刀柄，体积更小，重量更轻，转速更高，利于自动换刀，同时不需要增加超声电主轴结构，极大地增加了超声刀柄的适用范围，也降低了应用的成本，而且可以通过超声换能器上的夹头来适配不同的工具头，灵活性高，以满足不同的加工功能需求，无需使用定制性的刀具，进一步降低成本，增大使用范围；同时配合无线电能传输装置以电磁感应的方式传递超声能量，无需接触，有效解决传统滑环方式所带来的磨损及主轴转速低等问题等一系列问题，进而提升超声电主轴的工作稳定性，具有高转速、寿命长等优点，另外整体结构紧凑，体积小，易于安装和实现，易于广泛推广使用，可以对金属、塑料、石墨、碳纤维等材料进行有效的加工。

[0014] 下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。

[0015] 图1是本发明的立体结构示意图。

[0016] 图2是本发明的分解结构示意图。

[0017] 图3是本发明的全剖结构示意图。

[0018] 实施例：见图1、图2和图3，本发明提供的一种BT30超声刀柄，其包括BT30刀柄1、拉钉2、无线电能传输装置3和超声换能器4，所述BT30刀柄1的一端与所述拉钉2相连接，另一端设有用来安装所述超声换能器4的安装腔11，所述超声换能器4安装在该安装腔11上，所述无线电能传输装置3设置在BT30刀柄1与超声换能器4的连接处。

[0019] MAS BT型简称BT，BT型是日本标准，安装尺寸与DIN 69871、IS0 7388/1及ANSI完全不同，不能换用。BT型刀柄的对称性结构使它比其它三种刀柄的高速稳定性要好。本实施例中，所述BT30刀柄1的锥度为7:24，区别于较大体积的BT40、BT50刀柄，体积小，重量轻，该BT30刀柄1的锥度部位最大直径D1是31.75mm，该BT30刀柄1的锥度部位的长度L为48.4mm，该BT30刀柄1的最大部位直径D2是46mm。

[0020] 具体的，所述安装腔11的开口外缘径向凸起形成安装法兰12。所述超声换能器4包括工具头41、压电陶瓷组件42和变幅杆43，所述工具头41通过夹头44设置在所述变幅杆43的首端，该变幅杆43的尾部外侧面径向凸起形成一安装联接部，该安装联接部通过螺丝固定在所述安装法兰12的内侧位置，所述压电陶瓷组件42通过连接部件44设置在所述变幅杆43的尾部。该连接部件45包括螺钉和盖体，该螺钉包括头部和与该头部相连接的杆部，该杆部依次贯穿所述盖体和压电陶瓷组件42，并旋入所述变幅杆43的尾端面，结构设计合理，安装使用方便。较佳的，所述压电陶瓷组件42包括多块依次叠置，且相并联的压电陶瓷。多块压电陶瓷采用并联方式连接，在保证具有小体积的基础上，有效降低阻抗，耗能低。还可以使所述变幅杆43的尾部端面的中心位置凸起形成一与所述压电陶瓷组件42的外形轮廓相适配的安装凸台。不仅装配效果好，且保证超声能量的传递路径，提升超声能量传递效率，具有良好的工作性能。

[0021] 较佳的，在所述安装联接部朝向所述工具头41的一端面内侧位置设有下凹槽，另一端面外侧位置设有上凹槽。设有下凹槽和上凹槽，横截面轮廓呈Z字形，能较好地与安装法兰12相结合，且结合效果好，有效地超声能量的向外传递，从而保证超声能量的传递路径，不仅大大提升超声能量传递效率，而且又能保证超声电主轴的旋转性能，进而保证加工效果，具有良好的工作性能。

[0022] 参见图2和图3，所述无线电能传输装置3包括发射组件31及与该发射组件31相对间隔设置的接收组件32，该接收组件32包括副边保护套321及设置在该副边保护套321内的副边磁芯322，该副边磁芯322上卷绕有感应线圈，该感应线圈与超声换能器4相连接。所述发射组件31包括原边保护套311及设置在该原边保护套311内的原边磁芯312，该原边磁芯312上卷绕有感应线圈，该感应线圈与超声波发生器相连接。工作时，该超声波发生器产生高频超声能量并加载到发射组件31，该发射组件31以电磁感应的方式，将超声能量传递到接收组件32，并由该接收组件32加载到超声换能器4上，进而达到无线传输电能的目的，无需接触，有效解决传统滑环方式所带来的磨损及主轴转速低等问题等一系列问题，进而提升超声电主轴的工作稳定性，具有高转速、寿命长等优点。

[0023] 具体的，所述原边保护套311的中心位置设有让BT30刀柄1穿过的通孔，该原边保护套311固定在超声换能器4的后壳上。所述副边保护套321的中心位置设有与所述BT30刀柄1相适配的套装孔，套装孔的内孔壁一端径向凸起形成安装凸缘，该安装凸缘通过螺丝固定在所述安装法兰12的外侧位置。

[0024] 本发明BT30超声刀柄结构设计巧妙，合理将BT30刀柄1和超声换能器4结合形成一体结构，区别于较大体积的BT40、BT50刀柄，体积更小，重量更轻，同时不需要增加超声电主轴结构，极大地增加了超声刀柄的适用范围，也降低了应用的成本，而且可以通过超声换能器4上的夹头来适配不同的工具头41，灵活性高，以满足不同的加工功能需求，无需使用定制性的刀具，进一步降低成本，增大使用范围；同时配合无线电能传输装置3以电磁感应的方式传递超声能量，无需接触，有效解决传统滑环方式所带来的磨损及主轴转速低等问题等一系列问题，具体的说，本发明BT30超声刀柄具有以下优点：（1）本发明BT30超声刀柄可以直接在现有超声电主轴的结构中应用，不需要增加超声电主轴的结构，极大地增加了超声刀柄的适用范围，也降低了应用的成本；
（2）本发明BT30超声刀柄采用BT30刀柄规格，是目前最广泛也是最普遍应用的加工刀柄形式之一，可应用金属、塑料、石墨、碳纤维等材料的加工，适用范围广；
（3）本发明BT30超声刀柄采用无线电能传输驱动方式，相比于传统接触式的滑环结构，具有高转速、寿命高等优点；
（4）对刀具的适应性更高，可以通过超声换能器4上的夹头来适配不同的工具头41，即可以使用普通的刀具，无需使用定制性的刀具加工，降低了应用的成本；
（5）本发明BT30超声刀柄相比于传统刀柄，集成了超声能量与旋转能量，有效提高了加工精度、效率以及刀具寿命；
（6）本发明BT30超声刀柄区别于较大体积的BT40、BT50刀柄，体积更小，重量更轻，转速更高，利于自动换刀等特点。

[0025] 根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制，采用与其相同或相似的其它超声刀柄，均在本发明保护范围内。