[發明專利]一種二維超聲振動平臺

有效

• 申請號: 201510011865.2
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104624463B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 袁言杰;景秀并;方浩文;張大衛;王福軍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;B06B3/02;B28D7/00;B07B1/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明涉及特種加工技術領域，特別是一種二維超聲振動銑削工作臺。

背景技術

目前，一些脆硬材料如陶瓷、硅、金剛石和光學玻璃，在航天、航空、汽車、冶金、機械加工等領域得到越來越廣泛的應用，對這類材料的銑削還存在刀具磨損嚴重、發熱量大、加工效率低等問題，所以探索一種既能利用銑削優點又能加工硬脆材料的方法勢在必行，解決上述問題的一種可行性方法就是在微銑床上加上超聲振動。

超聲加工又分為傳統意義上的超聲加工與超聲輔助加工。傳統的超聲加工是通過懸浮磨料的錘擊、磨蝕和撕扯以及磨料懸浮液的空化作用來對工件表面進行加工。它在加工硬脆材料方面具有一定的優勢，但其工具磨損較大，且材料去除率并不高。而超聲輔助加工是在超聲加工的基礎上發展起來的一種加工方式，它既利用了超聲加工技術的優點又能減小工具的磨損提高材料去除率。

目前針對超聲振動輔助銑削的研究，多為一維結構，將超聲振動加在主軸上帶動刀具振動。這種方法對主軸改動較大，并且移植性差。為了克服和改進上述缺點，提出在兩個方向加上超聲振動的二維超聲振動平臺。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種在兩個方向上加上超聲振動的二維超聲振動平臺。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種二維超聲振動平臺，包括從下至上依次設置的承載板、下振動板和上振動板；所述下振動板通過X向直線運動導軌與所述承載板連接；在X方向上，所述下振動板的一側中部連接有X向振動子，所述下振動板的另一側中部設有X向弓形彈簧片，所述X向弓形彈簧片的兩端固定在X向微調裝置的輸出端，所述X向弓形彈簧片的中心線與所述X向微調裝置的中心線重合，所述X向弓形彈簧片的最高點與所述下振動板的側面接觸；所述X向振動子由同軸固接的X向超聲換能器和X向超聲變幅桿組成，所述X向超聲變幅桿與所述下振動板連接，所述X向超聲變幅桿固定在所述承載板上；所述上振動板通過Y向直線運動導軌與所述下振動板連接；在Y方向上，所述上振動板的一側中部連接有Y向振動子，所述上振動板的另一側中部設有Y向弓形彈簧片，所述Y向弓形彈簧片的兩端固定在Y向微調裝置的輸出端，所述Y向弓形彈簧片的中心線與所述Y向微調裝置的中心線重合，所述Y向弓形彈簧片的最高點與所述上振動板的側面接觸；所述Y向振動子由同軸固接的Y向超聲換能器和Y向超聲變幅桿組成，所述Y向超聲變幅桿與所述上振動板連接，所述Y向超聲變幅桿固定在所述下振動板上。

所述X向超聲換能器和所述Y向超聲換能器均為夾心式壓電陶瓷換能器。

所述X向超聲變幅桿和所述Y向超聲變幅桿結構相同，均采用帶過渡圓弧的階梯形，并在節點處設有連接法蘭盤。

所述夾心式壓電陶瓷換能器設有超聲電源，所述夾心式壓電陶瓷換能器包括從后至前依次設置的后蓋板、多個并聯的壓電陶瓷片和前蓋板，每片壓電陶瓷設有正負兩個銅電極，所述銅電極通過導線與所述超聲電源連接，所述前蓋板采用輕金屬制成，所述后蓋板采用重金屬制成并采用階梯形結構。

所述X向直線運動導軌和所述Y向直線運動導軌均采用滾動摩擦導軌。

本發明具有的優點和積極效果是：通過采用在X、Y兩個方向上加裝超聲振動子的結構，避免了對主軸的改動，使設備改動較小，并且結構簡單、可移植性強、可根據需求耦合出不同運動軌跡，適合在振動銑削或其他振動篩選等領域推廣，適用范圍廣。

附圖說明

圖中1為本發明的立體結構示意圖；

圖2為本發明的主視圖；

圖3為本發明的左視圖；

圖4為本發明的俯視圖；

圖5是本發明的超聲換能器結構示意圖；

圖6是本發明的超聲變幅桿結構示意圖。

圖中：1、承載板；2、下振動板；3、上振動板；4、Y向超聲換能器；5、X向超聲換能器；6、Y向微調裝置；7、X向微調裝置；8、X向超聲變幅桿；9、12、Y向軌道；10、11、滑塊；13、Y向超聲變幅桿；14、17、滑塊；15、16、X向軌道；18、Y向弓形彈簧片；19、X向弓形彈簧片；20、預應力螺栓；21、后蓋板；22、銅電極；23、；24、壓電陶瓷片；25、前蓋板；26、連接法蘭盤；27、過渡圓弧。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1～圖6，一種二維超聲振動平臺，包括從下至上依次設置的承載板1、下振動板2和上振動板3。