[發(fā)明專利]一種金屬帶鋸超聲鋸切加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410166615.1
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103962642B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 倪敬;高樹峰;蒙臻;陳國金
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B23D59/00
• 分類號: B23D59/00;B23D55/00;B06B1/06
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

1. 一種金屬帶鋸超聲鋸切加工方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

步驟（1）基于反饋產生超聲電磁脈沖；

根據待加工工件材料特性及工況條件，選擇相應頻率調節(jié)范圍及輸出功率的超聲發(fā)生器和與超聲發(fā)生器相配套的超聲換能器，根據需要輸出的振動的振幅設計相應參數的超聲變幅桿，并且得出超聲系統(tǒng)的諧振頻率；將超聲系統(tǒng)的諧振頻率作為超聲發(fā)生器的初始輸出頻率；在鋸床開始工作后，超聲發(fā)生器的輸出頻率受頻率跟蹤電路和工控機的反饋調節(jié)；

步驟（2）由電磁脈沖轉換為機械振動；

超聲發(fā)生器將產生的超聲電信號通過主電路輸出端傳遞到超聲換能器的發(fā)射線圈再通過電磁感應將電信號傳遞到超聲換能器的接收線圈，超聲換能器的接收線圈與超聲換能器的電極直接相連，從而驅動換能器產生振動，實現將電能轉化為機械能；

步驟（3）放大機械振動；

超聲電磁脈沖經換能器后有電信號轉化成機械振動，由于此時振動的振幅無法滿足輔助鋸切的要求，因此需要將振幅通過變幅桿進行放大；變幅桿的設計主要利用縱波在細棒中的傳播特性，對超聲換能器輸出的振幅進行放大，使輸出的振幅達到輔助鋸切的要求；

通過變幅桿獲得實現輔助鋸切所需的振動，再將超聲振動通過超聲工具桿輸出到選定的待加工工件上，使待加工工件能夠在超聲裝置作用下做受迫振動；

步驟（4）振動輔助鋸切加工：

在工件鋸切過程中，超聲發(fā)生器產生的超聲振動能量通過超聲工具桿輸出到工件上，幫助金屬帶鋸條克服待加工材料的金屬鍵從而實現材料的去除，減輕帶鋸輪電機的負載；當超聲裝置輸出端負載發(fā)生變化時，超聲裝置的聲學性能參數也將發(fā)生變化，導致諧振頻率的改變，致使振動系統(tǒng)失諧；由于變幅桿的振動導致與其連接的壓電陶瓷片產生伸縮振動，從而使壓電傳感器產生感應電壓,這種電壓大小與振幅成正比；因此,檢測電壓值就能確定振動幅值的大??；當系統(tǒng)諧振時,振幅最大,感應電壓也為最大；根據此規(guī)律可知感應電壓最大值所對應的的頻率即為系統(tǒng)的諧振頻率,通過搜尋感應電壓最大值就能實現頻率自動跟蹤；

為了使超聲系統(tǒng)達到諧振狀態(tài)，超聲發(fā)生器通過搜索壓電陶瓷兩端的最大電壓并得出最大電壓所對應的頻率，并將該頻率作為超聲發(fā)生器的輸出頻率，使振動系統(tǒng)重新回到諧振狀態(tài)；由于超聲發(fā)生器的頻率跟蹤系統(tǒng)的頻率可搜索范圍有限；當超聲系統(tǒng)諧振頻率變化導致由振動所產生的壓電陶瓷兩端的電壓超過頻率跟蹤系統(tǒng)所能檢測的最大范圍時，則需通過電渦流傳感器采集振動并轉化成電信號傳輸到工控機，再由工控機通過對采集回的工件振動數據進行頻譜分析，求出當前工件的振動頻率，并取該頻率值所在的鄰域內的頻率數值反饋到超聲發(fā)生器，由超聲發(fā)生器對換能器實現輸出；通過搜索，工控機得到最大振幅時所對應的超聲頻率，即為諧振頻率；并將此諧振頻率通過工控機對超聲發(fā)生器進行反饋控制輸出。

2.一種金屬帶鋸超聲鋸切加工裝置，包括超聲發(fā)生器、超聲換能器、超聲變幅桿、超聲機構支座、超聲工具桿、工件、鋸床底座、電渦流傳感器和鋸床機身；

其特征在于：所述的超聲發(fā)生器頻率輸出接口與超聲換能器線圈輸入端相連接，超聲換能器通過雙頭螺釘與超聲變幅桿的大端面固定連接，超聲變幅桿的小端面通過雙頭螺釘與超聲工具桿的固定端固定連接，超聲工具桿的夾持端用來夾持工件，超聲變幅桿通過超聲機構支座設置在鋸床底座上，電渦流傳感器通過支架固定在鋸床機身上，電渦流傳感器接收端面正對工件側面垂直于工件震動方向；所述的超聲換能器、超聲變幅桿、超聲機構支座、超聲工具桿和電渦流傳感器同軸設置，電渦流傳感器的信號輸出端接工控機，工控機與超聲發(fā)生器相連接。