[發明專利]超聲振動工作臺及加工工藝

有效

• 申請號: 201811239187.5
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109571111B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 袁松梅;李麒麟;李真;路宜霖
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23Q5/54
• 分類號: B23Q5/54;B23P25/00;B28D7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種超聲振動工作臺，其特征在于，包括底座、超聲換能器、復合變幅桿和夾具；所述底座設有空腔，所述超聲換能器封裝于所述空腔內；所述復合變幅桿的輸入端可拆卸連接所述超聲換能器，所述復合變幅桿的輸出端連接所述夾具；所述夾具用于夾持待加工工件；所述超聲換能器為四分之一波長結構，所述復合變幅桿為四分之三波長結構；所述復合變幅桿為三級復合變幅桿；其中，第一級變幅桿為四分之一波長結構的圓柱體，第二級變幅桿為四分之一波長結構的圓錐體，第三級變幅桿為四分之一波長結構的圓柱體；

其中，第一級變幅桿的長度滿足頻率方程：

k₄l₄＝π/4

其中，k₄為第一級變幅桿的圓波數；l₄為第一級變幅桿的長度；

第二級變幅桿和第三級變幅桿的長度和截面積滿足頻率方程：

其中，k₅為第二級變幅桿的圓波數；l₅、l₆分別為第二級變幅桿、第三級變幅桿的長度；R₅、R₆分別為第二級變幅桿、第三級變幅桿的截面半徑。

2.根據權利要求1所述的超聲振動工作臺，其特征在于，所述復合變幅桿的輸出端設有進屑孔，所述復合變幅桿的側壁設有排屑孔；所述進屑孔與所述排屑孔貫通，形成排屑通道。

3.根據權利要求1所述的超聲振動工作臺，其特征在于，所述底座設有連通所述空腔的冷卻孔，所述冷卻孔用于冷卻所述超聲換能器。

4.根據權利要求1所述的超聲振動工作臺，其特征在于，所述超聲換能器包括前蓋板、壓電陶瓷組、后蓋板和預緊螺栓；所述壓電陶瓷組設置于所述前蓋板和所述后蓋板之間，所述預緊螺栓依次穿過所述前蓋板、所述壓電陶瓷組和所述后蓋板，以使得所述前蓋板和所述后蓋板壓緊所述壓電陶瓷組；所述前蓋板位于所述空腔的底部，所述后蓋板抵接所述復合變幅桿的輸入端。

5.根據權利要求1所述的超聲振動工作臺，其特征在于，所述夾具采用四爪卡盤，所述四爪卡盤螺紋連接所述復合變幅桿的輸出端。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的超聲振動工作臺，其特征在于，所述復合變幅桿的外壁沿周向設有多個螺旋槽。

7.根據權利要求6所述的超聲振動工作臺，其特征在于，所述螺旋槽的切口形狀為曲邊四邊形。

8.一種利用如權利要求1至7中任一項所述的超聲振動工作臺的加工工藝，其特征在于，包括如下步驟：

將底座固定在機床上，超聲換能器接通電源；

將待加工工件固定于夾具上；

測量所述超聲換能器的阻抗特性，獲取預設頻率；

將所述電源的輸出頻率設定為所述預設頻率，觀察所述超聲振動工作臺與所述待加工工件的匹配情況；

若匹配異常，則調節所述電源的輸出頻率，直至匹配合適；

操作所述機床上的刀具對所述待加工工件進行加工。