專利名稱：嵌入式超磁致伸縮材料智能鏜桿的螺旋水冷勵磁機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種勵磁線圈機(jī)構(gòu)，尤其是涉及一種嵌入式超磁致伸縮材料智能鏜桿的螺旋水冷勵磁機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對于在工作中承受較大非均勻應(yīng)力的孔類零件，如發(fā)動機(jī)氣缸孔和活塞銷孔等，在現(xiàn)代制造業(yè)中，為了減輕這類孔的應(yīng)力集中，減小零件的疲勞損傷，延長其使用壽命，特將此類孔加工成非圓柱孔(異型孔)，這要求在精密鏜削加工中，鏜刀既要有沿著機(jī)床主軸的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，還要有沿著孔直徑方向的進(jìn)給運(yùn)動，且徑向進(jìn)給運(yùn)動需要很高的頻響，以滿足不同異型孔精密加工的需求，而基于超磁致伸縮材料驅(qū)動的鏜桿可以滿足以上要求?，F(xiàn)有基于超磁致伸縮材料驅(qū)動鏜桿的勵磁機(jī)構(gòu)主要特征為:
專利號:CN200510044793.8，公開號:CN1743111的中國專利公開了“用于加工異形曲面孔的機(jī)床”，以及專利號:CN201110196379.4，公開號:CN102303148A的中國專利公開了“一種新型鏜削刀具補(bǔ)償裝置”。以上兩個專利均將勵磁線圈和超磁致伸縮材料內(nèi)置于主軸前端，該結(jié)構(gòu)存在以下缺陷:需要使用高速電刷進(jìn)行接觸式驅(qū)動和控制；勵磁線圈受到機(jī)床主軸大小的限制，且會對機(jī)床主軸動平衡產(chǎn)生影響；線圈采用螺旋氣冷的冷卻方式，只能對線圈內(nèi)表面進(jìn)行冷卻，冷卻效果不佳；整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)過多，不易實(shí)現(xiàn)。專利號:CN201110190705.0，公開號:CN102274989A的中國專利公開了 “基于超磁致伸縮材料驅(qū)動的鏜桿裝置”，該專利中的導(dǎo)磁回路采用O形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并在導(dǎo)磁環(huán)上繞制多組線圈，該結(jié)構(gòu)存在磁場周向不夠均勻的不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種嵌入式超磁致伸縮材料智能鏜桿的螺旋水冷勵磁機(jī)構(gòu)，簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高勵磁線圈散熱效率，即采用固定式多個線圈組合的形式，提高了線圈設(shè)計(jì)的靈活性，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜非圓孔加工的非接觸式驅(qū)動和控制；采用螺旋水冷結(jié)構(gòu)進(jìn)行線圈冷卻，增大了線圈散熱面積，提高了散熱效率，防止超磁致伸縮材料受溫度的影響。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括線圈端蓋、線圈外殼、大線圈、大線圈骨架，螺旋形水腔，小線圈、超磁致伸縮材料塊、鏜桿、小線圈骨架、小密封圈、密封套筒、大密封圈，線圈底座、隔水凸臺；鏜桿的外圓柱面軸向開有凹槽，凹槽內(nèi)裝有超磁致伸縮材料塊，小線圈骨架套在鏜桿裝有超磁致伸縮材料塊的軸段上，小線圈骨架上繞有小線圈，外圓柱面開有外螺紋的密封套筒裝在小線圈骨架外，兩端面有螺旋形隔水凸臺的大線圈骨架安裝在密封套筒外，大線圈骨架上繞有大線圈；大線圈骨架、密封套筒和小線圈骨架的兩端面分別安裝有線圈外殼和線圈端蓋；線圈底座安裝在線圈外殼的底部，線圈底座固定在機(jī)床上；線圈外殼的溝槽和線圈端蓋的溝槽內(nèi)各安裝有一個小密封圈，大線圈骨架兩側(cè)的溝槽內(nèi)各安裝有一個大密封圈；螺旋形水腔的進(jìn)水口位于線圈端蓋的外圓周面上，出水口位于線圈外殼的外圓周面上。所述的螺旋形水腔由線圈端蓋的內(nèi)壁、大線圈骨架的兩個端面及大線圈骨架的內(nèi)孔表面、密封套筒的外圓螺紋底面和線圈外殼的內(nèi)壁包圍而成；冷卻水從進(jìn)水口通入，在大線圈骨架的一端面上沿螺旋形隔水凸臺作螺旋流動，然后進(jìn)入密封套筒的外螺紋水腔，經(jīng)多周螺旋進(jìn)入大線圈骨架的另一端面，在大線圈骨架的另一端面上沿螺旋形隔水凸臺作螺旋流動，最后從出水口流出。所述的小線圈和大線圈均由一個線圈或者相互串聯(lián)或并聯(lián)的多個線圈組成。本發(fā)明具有的有益效果是:
采用固定式多個線圈組合的形式，提高了線圈設(shè)計(jì)的靈活性，所產(chǎn)生的磁場范圍寬，各個線圈可以按需組合，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜非圓孔加工的非接觸式驅(qū)動和控制；采用螺旋水冷結(jié)構(gòu)進(jìn)行線圈冷卻，提高了散熱效率，防止超磁致伸縮材料受溫度的影響；結(jié)構(gòu)簡單，方便加工和裝配。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是大線圈骨架結(jié)構(gòu)圖。圖3是密封套筒結(jié)構(gòu)圖。圖4是線圈底座結(jié)構(gòu)圖。圖中:1.進(jìn)水口，2.線圈端蓋，3.大線圈導(dǎo)線引出孔，4.線圈外殼，5.出水口，6.大線圈,7.大線圈骨架,8.螺旋形水腔,9.小線圈，10.小線圈導(dǎo)線引出孔,11.超磁致伸縮材料塊，12.鏜桿，13.小線圈骨架，14.小密封圈，15.密封套筒，16.大密封圈，17.線圈底座，18.隔水凸臺，19.外螺紋，20.螺釘安裝孔，21.線圈底座凹槽，22.直槽安裝孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1-圖4所示，本發(fā)明包括線圈端蓋2、線圈外殼4、大線圈6、大線圈骨架7，螺旋形水腔8，小線圈9、超磁致伸縮材料塊11、鏜桿12、小線圈骨架13、小密封圈14、密封套筒15、大密封圈16，線圈底座17、隔水凸臺18 ;鏜桿12的外圓柱面軸向開有凹槽，凹槽內(nèi)裝有超磁致伸縮材料塊11，小線圈骨架13套在鏜桿12裝有超磁致伸縮材料塊11的軸段上，小線圈骨架13上繞有小線圈9，開有外螺紋19的密封套筒15裝在小線圈骨架13外，兩端面有螺旋形隔水凸臺18的大線圈骨架7安裝在密封套筒15外，大線圈骨架7上繞有大線圈6 ;大線圈骨架7、密封套筒15和小線圈骨架13的兩端分別安裝有線圈外殼4和線圈端蓋2，線圈外殼4和線圈端蓋2之間通過螺釘連接，線圈外殼4上端外圓周面上開有大線圈導(dǎo)線引出口 3，線圈外殼4側(cè)面開有小線圈導(dǎo)線引出口 10 ;線圈底座17安裝在線圈外殼4的底部，線圈外殼4底部加工有與線圈底座凹槽21相配合的矩形凸臺，線圈底座17和線圈外殼4之間通過4個螺釘安裝孔20使用螺釘進(jìn)行連接，線圈底座17通過兩個直槽安裝孔22使用螺釘固定在機(jī)床上；線圈外殼4的溝槽和線圈端蓋2的溝槽內(nèi)各安裝有一個小密封圈14，大線圈骨架兩側(cè)的溝槽內(nèi)各安裝有一個大密封圈16 ;螺旋形水腔8的進(jìn)水口 I位于線圈端蓋2的外圓周面上，出水口 5位于線圈外殼4的外圓周面上；鏜桿12和線圈端蓋2、線圈外殼4、小線圈骨架13之間均為轉(zhuǎn)動配合。如圖1、圖2、圖3所示，所述的螺旋形水腔8由線圈端蓋2的內(nèi)壁、大線圈骨架7的兩個端面及大線圈骨架7的內(nèi)孔表面、密封套筒15的外圓螺紋底面和線圈外殼4的內(nèi)壁包圍而成；冷卻水從進(jìn)水口 I通入，在大線圈骨架7的一端面上沿螺旋形隔水凸臺18作螺旋流動，然后進(jìn)入密封套筒15的外螺紋水腔，經(jīng)多周螺旋進(jìn)入大線圈骨架7的另一端面，在大線圈骨架7的另一端面上沿螺旋形隔水凸臺18作螺旋流動，最后從出水口 5流出。如圖1所示，所述的小線圈9和大線圈6均由一個線圈組成。為了提高線圈的靈活性，小線圈9和大線圈6也可以由相互串聯(lián)或并聯(lián)的多個線圈組成。本發(fā)明的工作原理如下:
在線圈中通入一定的電流，線圈產(chǎn)生的磁場通過線圈外殼4、線圈端蓋2、鏜桿12在超磁致伸縮材料塊11上形成一定的均勻磁場，超磁致伸縮材料塊11在此磁場下發(fā)生超磁致伸縮效應(yīng)，在軸向產(chǎn)生伸長，鏜桿12前端發(fā)生彎曲，帶動鏜刀產(chǎn)生徑向的位移輸出。在一定的范圍內(nèi)，通入線圈中的電流越大，超磁致伸縮材料塊11的軸向伸長越大，鏜桿12前端彎曲越嚴(yán)重，鏜刀徑向位移也就越大。通過控制線圈中電流的大小，可以鏜削出復(fù)雜的非圓孔；冷卻水從進(jìn)水口 I通入，在大線圈骨架7的一端面上螺旋流動后進(jìn)入密封套筒15的外螺紋水腔，經(jīng)過多周螺旋流動后進(jìn)入大線圈骨架7的另一端面，再經(jīng)過螺旋流動后從出水口 5流出，完成線圈的水冷散熱。上述具體實(shí)施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式超磁致伸縮材料智能鏜桿的螺旋水冷勵磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括線圈端蓋(2)、線圈外殼(4)、大線圈(6)、大線圈骨架(7)，螺旋形水腔(8)，小線圈(9)、超磁致伸縮材料塊(11)、鏜桿(12)、小線圈骨架(13)、小密封圈(14)、密封套筒(15)、大密封圈(16),線圈底座(17)、隔水凸臺(18) ;!!桿(12)的外圓柱面軸向開有凹槽,凹槽內(nèi)裝有超磁致伸縮材料塊(11)，小線圈骨架(13)套在鏜桿(12)裝有超磁致伸縮材料塊(11)的軸段上，小線圈骨架(13)上繞有小線圈(9)，外圓柱面開有外螺紋(19)的密封套筒(15)裝在小線圈骨架(13)外，兩端面有螺旋形隔水凸臺(18)的大線圈骨架(7)安裝在密封套筒(15)外，大線圈骨架(7)上繞有大線圈(6);大線圈骨架(7)、密封套筒(15)和小線圈骨架(13)的兩端面分別安裝有線圈外殼(4)和線圈端蓋(2);線圈底座(17)安裝在線圈外殼(4)的底部，線圈底座(17)固定在機(jī)床上；線圈外殼(4)的溝槽和線圈端蓋(2)的溝槽內(nèi)各安裝有一個小密封圈(14)，大線圈骨架兩側(cè)的溝槽內(nèi)各安裝有一個大密封圈(16);螺旋形水腔(8)的進(jìn)水口(I)位于線圈端蓋(2)的外圓周面上，出水口(5)位于線圈外殼(4)的外圓周面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式超磁致伸縮材料智能鏜桿的螺旋水冷勵磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的螺旋形水腔(8)由線圈端蓋(2)的內(nèi)壁、大線圈骨架(7)的兩個端面及大線圈骨架(7)的內(nèi)孔表面、密封套筒(15)的外圓螺紋底面和線圈外殼(4)的內(nèi)壁包圍而成；冷卻水從進(jìn)水口(I)通入，在大線圈骨架(7)的一端面上沿螺旋形隔水凸臺作螺旋流動，然后進(jìn)入密封套筒(15)的外螺 紋水腔，經(jīng)多周螺旋進(jìn)入大線圈骨架(7)的另一端面，在大線圈骨架(7)的另一端面上沿螺旋形隔水凸臺作螺旋流動，最后從出水口(5)流出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式超磁致伸縮材料智能鏜桿的螺旋水冷勵磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的小線圈(9)和大線圈(6)均由一個線圈或者相互串聯(lián)或并聯(lián)的多個線圈組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種嵌入式超磁致伸縮材料智能鏜桿的螺旋水冷勵磁機(jī)構(gòu)。鏜桿的外圓柱面軸向凹槽內(nèi)裝有超磁致伸縮材料塊，小線圈骨架套在鏜桿裝有超磁致伸縮材料塊的軸段上，開有外螺紋的密封套筒裝在小線圈骨架外，有螺旋形隔水凸臺的大線圈骨架安裝在密封套筒外；大線圈骨架、密封套筒和小線圈骨架的兩端面分別安裝有線圈外殼和線圈端蓋；螺旋形水腔的進(jìn)水口位于線圈端蓋的外圓周面上，出水口位于線圈外殼的外圓周面上。本發(fā)明采用螺旋水冷結(jié)構(gòu)和組合式線圈，產(chǎn)生均勻的磁場；減小超磁致伸縮材料受溫度的影響；實(shí)現(xiàn)非接觸式驅(qū)動和控制；本發(fā)明可用于超精密復(fù)雜非圓孔加工的非接觸式大功率驅(qū)動。
文檔編號H02N2/04GK103192287SQ20131008574
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者鄔義杰, 彭黃湖, 沙釗, 曾銘辰, 梁鋒 申請人:浙江大學(xué)