[實(shí)用新型]一種單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)微細(xì)加工工作平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420763722.8
• 申請(qǐng)日: 2014-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN204320632U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伯潔;殷振;曹自洋;郭麗華;汪幫富;楊建鋒;李艷;陳玉榮;吳程紅;柏永婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)院
• 主分類號(hào): B06B1/06
• 分類號(hào): B06B1/06;B25H1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)到硬脆等難加工材料的微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)進(jìn)行輔助加工的微細(xì)加工工作平臺(tái)。

背景技術(shù)

硬脆難加工材料的高效高質(zhì)高可靠性加工迄今在國(guó)際上仍然是一個(gè)難題。硬脆材料的典型特征是脆性高，斷裂韌性低，彈性極限與強(qiáng)度非常接近，加工時(shí)，當(dāng)材料承受的載荷超過彈性極限，就會(huì)發(fā)生斷裂破壞，在已加工表面形成裂紋和凹坑，嚴(yán)重影響其表面質(zhì)量、加工效率和材料可靠性。為了解決這類材料的加工難題，各國(guó)制造領(lǐng)域紛紛開發(fā)新型刀具材料、研制新的加工設(shè)備、試驗(yàn)新的加工方法，力圖提高該類材料的加工效率和加工可靠性。

為了以低成本有效的方式解決硬脆材料的超精密加工技術(shù)問題，超聲振動(dòng)被應(yīng)用到加工加工中，國(guó)內(nèi)外廣泛的研究已經(jīng)證實(shí)了超聲振動(dòng)加工在提高材料去除率、提高加工表面質(zhì)量與加工精度、降低工件表面損傷以及延長(zhǎng)砂輪壽命等方面顯示了一定的優(yōu)越性。為了充分發(fā)揮超聲振動(dòng)加工的優(yōu)點(diǎn)，不同類型的二維超聲振動(dòng)加工技術(shù)被日本與中國(guó)學(xué)者先后提出。2007年趙波等人提出的一種用于大型結(jié)構(gòu)件加工的二維超聲振動(dòng)輔助加工裝置，將兩方向的超聲振動(dòng)分別通過兩臺(tái)發(fā)生器施加到工件上，雖然在加工效率以及加工質(zhì)量等諸多方面表現(xiàn)了優(yōu)異的性能，但是該技術(shù)在加工中存在著當(dāng)負(fù)載、溫度切削條件等變化時(shí)振速不穩(wěn)定的現(xiàn)象，且振速的不穩(wěn)定將會(huì)導(dǎo)致超聲加工中的諧振頻率漂移、振動(dòng)振幅降低、加工效率降低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定等一系列問題，而其諧振狀態(tài)的調(diào)節(jié)涉及到兩臺(tái)超聲波發(fā)生器及換能器與工件的匹配，實(shí)施起來比較困難。

為了克服上述超聲振動(dòng)加工技術(shù)和超聲橢圓振動(dòng)技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型利用新型單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)技術(shù)，提供了一種微細(xì)加工工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)和微小工件的超聲橢圓振動(dòng)，該技術(shù)提高了超聲橢圓振動(dòng)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，適用范圍廣、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便，能夠進(jìn)一步提高硬脆材料微小零件的加工效率和加工質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種新型的單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)微細(xì)加工工作平臺(tái)，目的是為了克服現(xiàn)有超聲振動(dòng)工作平臺(tái)中存在的不足，簡(jiǎn)化超聲橢圓振動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、減低成本、降低控制難度、提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性、提高硬脆材料微小零件的加工效率和加工質(zhì)量。

一種單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)微細(xì)加工工作平臺(tái)，包括隔振平臺(tái)、通過螺栓聯(lián)接在隔振平臺(tái)上方的橫向移動(dòng)工作平臺(tái)、通過螺栓聯(lián)接在橫向移動(dòng)工作平臺(tái)上方的縱向移動(dòng)工作平臺(tái)、殼體單元、置于殼體單元內(nèi)的超聲振動(dòng)換能器、橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器、設(shè)置在橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器前端的小型工作平臺(tái)和超聲波電源。在橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端下方設(shè)置有輔助支撐，在橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端和輔助支撐之間設(shè)置有滾動(dòng)支撐體。所述的殼體單元通過螺栓聯(lián)接在縱向移動(dòng)工作平臺(tái)的上方，所述的殼體單元包括前擋板、套筒和后擋板；所述的超聲振動(dòng)換能器整體呈圓柱體，其包括螺栓及依次套設(shè)在螺栓上的后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板，前蓋板上設(shè)置有與殼體單元聯(lián)接用的法蘭盤，后蓋板和前蓋板通過螺栓將后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板聯(lián)接壓緊，構(gòu)成了超聲振動(dòng)換能器的能量轉(zhuǎn)換部分，可將超聲電源輸出的超聲電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲振動(dòng)換能器的縱向超聲振動(dòng)。

所述的橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器和前蓋板制作成一個(gè)整體設(shè)置在前蓋板的前端，或者將橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器焊接設(shè)置在前蓋板的前端。橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器包括直梁和斜梁構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，直梁和斜梁垂直于其中心軸線的截面均為矩形，直梁的中心軸線和超聲振動(dòng)換能器的中心軸線重合，直梁的一端與超聲換能器的前蓋板聯(lián)接，另一端懸伸；斜梁的一端和超聲換能器的前蓋板偏離中心軸線的一側(cè)聯(lián)接，另一端和直梁的中間部位聯(lián)接，斜梁的中心軸線和直梁的中心軸線成0-90度夾角，直梁和斜梁與超聲換能器前蓋板的聯(lián)接處均為圓弧過渡聯(lián)接。斜梁的幾何中心軸線和直梁的幾何中心軸線所形成的平面與待加工平面平行。

橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器設(shè)置在超聲振動(dòng)換能器前端后構(gòu)成的組合件稱為單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)換能器，橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器為直梁和斜梁復(fù)合結(jié)構(gòu)的目的是為了改變單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)換能器的振動(dòng)模態(tài)，使其縱向振動(dòng)模態(tài)頻率和彎曲振動(dòng)模態(tài)頻率接近或相等；由于斜梁結(jié)構(gòu)的存在，超聲振動(dòng)換能器產(chǎn)生的縱向超聲振動(dòng)在傳遞到斜梁后，在斜梁根部分解為一部分縱向振動(dòng)分量和一部分彎曲振動(dòng)分量，當(dāng)斜梁分解的縱向振動(dòng)分量和彎曲振動(dòng)分量傳遞到直梁后，和直梁上傳播的縱向振動(dòng)相復(fù)合，最終在直梁末端形成具有一定相位差的縱向振動(dòng)分量和彎曲振動(dòng)分量復(fù)合的超聲橢圓振動(dòng)。