[發明專利]斜梁式縱扭復合振動轉換裝置

有效

• 申請號: 201310487282.8
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103521414A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 趙波;唐軍;高國富;焦鋒;向道輝;楊志波;童景琳;陳曦
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: B06B1/00
• 分類號: B06B1/00;B23D79/00
• 代理公司: 深圳市金筆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 王國旭

技術領域

本發明涉及一種斜梁式縱扭復合振動轉換裝置，主要用于超聲波加工設備中，屬于精密、超精密加工技術領域。

背景技術

傳統的超聲加工多是些單一振動模式，然而隨著超聲加工技術的發展及設備的不斷改進，縱—扭、縱—彎以及扭—彎等復合振動模式也得到了廣泛的關注。研究表明，縱扭復合振動模式下的超聲加工不僅可以實現刀具前刀面與切屑之間的摩擦力方向產生反轉，促進了切屑的流出，抑制“積食現象”的產生。同時，此種振動模式由于加入了切向輔助振動，就使得潤滑液對切削區域的潤滑更加便利，刀具前刀面與切削面之間也將產生一定的動壓油膜，減少了刀具的沖擊破壞。（皮鈞，縱扭復合振動加工，《機械工程學報》）。

經對現有技術文獻檢索發現，工程應用中實現縱扭復合振動的方法有主要兩種，一種是通過對兩組極化方向不同壓電陶瓷組成的換能器或軸向磁滯伸縮扭轉的換能器進行激勵實現兩種振動模式的耦合，這種實現方式的缺點是結構設計較復雜，且需要一個兩相電激勵源；另一種是通過對變幅桿的結構進行特殊化設計，如螺旋溝槽式、斜槽式、榫卯聯接式以及斜面頂壓配合式等。在螺旋溝槽式結構中，影響縱扭共振頻率的因素較多，設計比較困難。然而，對于斜槽式、榫卯聯接式以及斜面頂壓配合式結構則全是基于波的反射、折射原理進行結構設計。此類結構往往較復雜，加工制造成本高。

發明內容

本發明為了解決現有技術的不足之處，提供一種斜梁式縱扭復合振動轉換裝置，它通過帶有凸臺的斜梁和帶有凹槽的上、下工具頭進行插接頂壓配合實現了縱扭復合振動的轉換。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：本發明提供一種斜梁式縱扭復合振動轉換裝置，該斜梁式縱扭復合振動轉換裝置包括上工具頭、四個斜梁、雙頭螺柱、中間連接段和下工具頭，所述斜梁兩端的上凸臺和下凸臺分別與上工具頭凹槽及中間連接段凹槽形成插接頂壓配合，雙頭螺柱依次將上工具頭、中間連接段及下工具頭軸向固定。

進一步，所述雙頭螺柱兩端的螺紋分別與上工具頭及中間連接段的內部螺紋緊密連接，雙頭螺柱兩端的外螺紋與上工具頭和下工具頭的內螺紋旋向相反。

進一步，所述上工具頭和下工具頭均為空心圓柱體狀，上工具頭的無凹槽端可連接各類型形式的加工工具，下工具頭的無凹槽端可以連接指數型、圓錐型、懸鏈型及階梯型變幅桿或與縱振換能器直接相連。

進一步，所述中間連接段的內圓直徑略大于雙頭螺柱的直徑。

進一步，所述上工具頭端部設有四個均勻分布平面型上工具頭凹槽，所述中間連接段端部也設有四個均勻分布平面型中間連接段凹槽；所述四個斜梁兩端均設有平面型上凸臺和平面型下凸臺，所述平面型上凸臺和平面型下凸臺分別與平面型上工具頭凹槽和平面型中間連接段凹槽對應形成插接結構。

進一步，所述四個斜梁結構相同，該斜梁內側為平面，斜梁外側為曲面，且與上工具頭和中間連接段的外圓曲面接合。

本發明的有益效果在于：

采用上述方案后，本發明由上工具頭、斜梁、雙頭螺柱、中間連接段和下工具頭組成。所述上工具頭一端和斜梁一端通過插接的方式頂壓配合，斜梁另一端和中間連接段通過插接的方式頂壓配合。該裝置通過雙頭螺柱兩端的螺紋使上工具頭和下工具頭聯接，從而實現該裝置的緊密連接。本發明設計合理，結構簡單，易于實現工件的連接，實用性強，利用該裝置可使單向的縱振換能器實現縱扭復合振動的輸出。

本發明技術方案的基本原理如下所述：（1）由換能器或變幅桿傳遞過來的縱向振動，將在斜梁根部分解為沿著斜梁方向的振動和垂直于斜梁方向的振動。當這兩種振動的激勵頻率與斜梁的局部彎振頻率相同或接近時，斜梁的縱向共振和彎曲共振將分別被誘發。其中，這種彎曲振動的效果從圓環體橫截面上看可以等效為斜梁沿圓環體的圓周面進行扭振。因此，圓環體中的斜梁結構可以將縱向振動轉換為扭轉振動，實現兩種模態的耦合。（2）圓環斜梁段中的結構阻尼又會使輸出端的縱振與扭振產生一定的相位差，從而實現刀具的縱扭復合橢圓振動。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是本發明的軸側視圖；

圖4是本發明的部分裝配圖；

圖5是本發明的雙頭螺柱的軸側視圖；

圖6是本發明的分解爆炸圖。

具體實施方式