[發明專利]單激勵匹配式變螺旋縱-扭復合超聲振動加工方法及裝置

有效

• 申請號: 201810548230.X
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108787407B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 趙波;常寶琪;李鵬濤;原路生;王毅;王曉博;趙重陽;高國富;向道輝;焦鋒
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;B06B3/00
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

1.一種單激勵匹配式變螺旋縱-扭復合超聲振動加工方法，其特征是：在變幅桿的發射端的外圓周表面上設置變螺旋槽，螺旋槽參數的改變能夠產生不同的縱扭振動幅值比例，并且，在變幅桿的發射端的中心處沿軸線開設圓柱槽，在圓柱槽內注入有配重液體，在圓柱槽內設置有封堵并密封配重液體的橡膠塞和密封圈；由于變幅桿夾裝不同材料、直徑的刀具桿以及刀具桿的伸出長度不同都會影響諧振頻率，在夾裝不同的刀具桿時，超聲振子的質量發生改變，通過調整橡膠塞和密封圈的位置來改變圓柱槽內流體體積，或者更換流體的種類，來改變縱-扭復合超聲振子的質量，以補償夾裝不同刀具桿時的頻率的損失或者增加，從而實現夾裝不同刀具桿時，超聲裝置的諧振頻率、振動模態及振形的一致性；

變螺旋槽的形式為：螺旋槽的寬度b、深度h設計為定值，螺旋角β設計為漸變螺距結構，螺旋角β的表達式為：其中，P為螺旋槽的螺距，D為變幅桿直徑，或者，螺旋槽的深度h、螺旋角β設計為定值，寬度b設計為漸變結構，或者，螺旋槽的深度h設計為定值，螺旋角β和寬度b設計為漸變結構，或者，螺旋槽的寬度b設計為定值，螺旋角β和深度h設計為漸變結構，或者，螺旋槽的螺旋角β設計為定值，寬度h和深度h設計為漸變結構，或者，螺旋槽的寬度b、深度h和螺旋角β均設計為漸變結構。

2.根據權利要求1所述的單激勵匹配式變螺旋縱-扭復合超聲振動加工方法，其特征是：變幅桿為圓錐過渡階梯型復合變幅桿，在其圓錐段開設變螺旋槽結構，并且，在其中圓錐段和下圓柱段由下端向上沿軸線開設圓柱槽，圓柱槽內注入有配重液體，圓柱槽內設置有封堵并密封配重液體的橡膠塞和密封圈。

3.根據權利要求1所述的單激勵匹配式變螺旋縱-扭復合超聲振動加工方法，其特征是：變幅桿為階梯變幅桿，在其大圓柱段開設變螺旋槽結構，增加了螺旋溝槽長度，進一步增大復合振動中的扭轉分量，并且，在其大圓柱段開設圓柱槽，在圓柱槽里注入不同密度的配重液體，利用橡膠塞和密封圈密封防漏。

4.根據權利要求1所述的單激勵匹配式變螺旋縱-扭復合超聲振動加工方法，其特征是：在圓柱槽的下端口處開設與彈性夾頭配合的喇叭口結構；利用高強度外六方的連接螺栓將反射端、壓電陶瓷片、銅電極及變幅桿進行螺紋連接。

5.一種單激勵匹配式變螺旋縱-扭復合超聲振動加工裝置，包括反射端、壓電陶瓷、銅電極和變幅桿，其特征是：所述變幅桿的發射端的外圓周表面上設置變螺旋槽，螺旋槽參數的改變能夠產生不同的縱扭振動幅值比例，并且，所述變幅桿的發射端的中心處沿軸線開設圓柱槽，所述圓柱槽內注入有配重液體，所述圓柱槽內設置有封堵并密封所述配重液體的橡膠塞和密封圈；通過調整所述橡膠塞和所述密封圈的位置來改變所述圓柱槽內流體體積，或者更換流體的種類，來改變縱-扭復合超聲振子的質量，以補償夾裝不同刀具桿時的頻率的損失或者增加，從而實現夾裝不同刀具桿時，超聲裝置的諧振頻率、振動模態及振形的一致性；

變螺旋槽的形式為：螺旋槽的寬度b、深度h設計為定值，螺旋角β設計為漸變螺距結構，螺旋角β的表達式為：其中，P為螺旋槽的螺距，D為變幅桿直徑，或者，螺旋槽的深度h、螺旋角β設計為定值，寬度b設計為漸變結構，或者，螺旋槽的深度h設計為定值，螺旋角β和寬度b設計為漸變結構，或者，螺旋槽的寬度b設計為定值，螺旋角β和深度h設計為漸變結構，或者，螺旋槽的螺旋角β設計為定值，寬度h和深度h設計為漸變結構，或者，螺旋槽的寬度b、深度h和螺旋角β均設計為漸變結構；

所述圓柱槽的下端口處開設與彈性夾頭配合的喇叭口結構；利用高強度外六方的連接螺栓將所述反射端、壓電陶瓷片、銅電極及變幅桿進行螺紋連接。

6.根據權利要求5所述的單激勵匹配式變螺旋縱-扭復合超聲振動加工裝置，其特征是：所述變幅桿為圓錐過渡階梯型復合變幅桿，其圓錐段開設所述變螺旋槽結構，并且，其中圓錐段和下圓柱段由下端向上沿軸線開設所述圓柱槽；或者，所述變幅桿為階梯變幅桿，其大圓柱段開設所述變螺旋槽結構，增加了螺旋溝槽長度，進一步增大復合振動中的扭轉分量，并且，在其大圓柱段開設所述圓柱槽。