[實用新型]模態疊加式縱-扭復合超聲振動加工裝置

有效

• 申請號: 201820833170.1
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN208246950U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 原路生;趙波;王毅;常寶琪;李鵬濤;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: B26D7/08
• 分類號: B26D7/08;B06B1/06;B06B3/02
• 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

本實用新型公開了一種模態疊加式縱?扭復合超聲振動加工裝置，它包括反射端、壓電陶瓷、銅電極和變幅器，所述變幅器是階梯型變幅桿與錐形變幅桿結合而成的圓錐過渡階梯型復合變幅器，其結構尺寸滿足“四分之一波長”設計要求，所述變幅器的圓柱過渡段上開設第一螺旋槽或斜槽，所述變幅器的發射端小端開設第二螺旋槽或斜槽，所述變幅器產生的縱向振動經所述第一螺旋槽或斜槽后，轉換為頻率相同且有一定相位差的縱?扭復合振動，該縱?扭復合振動經所述第二螺旋槽或斜槽后，在刀具的徑向實現模態疊加式的縱?扭復合振動，從而獲得穩定且精確可控的復合振動，且有效提高了超聲加工系統的扭轉振動分量。

技術領域：

本實用新型涉及一種超聲振動加工機械領域，特別是涉及一種模態疊加式縱-扭復合超聲振動加工裝置。

背景技術：

隨著現代產品中硬脆材料所占比例越來越大，對機械零件加工質量的要求越來越高，超聲加工技術得到了廣泛的應用。傳統的超聲加工較多采用單一振動或者兩種振動經過轉換形成的復合振動形式，隨著超聲振動理論與實踐的不斷改進和完善，復合振動形式得到了發展。研究表明，在縱-扭復合振動形式下，硬脆材料的被加工表面、磨削穩定性及砂輪使用壽命得到大幅度改善，應不同應用空間的要求，不僅需對工件或刀具施加不同方向的超聲振動，且在保證較大的輸出振幅的情況下，結構尺寸也應滿足空間位置的要求。

實用新型內容：

本實用新型所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種設計合理、減小占用空間、縱-扭復合振動效果好且有效提高超聲加工系統扭轉振動分量的模態疊加式縱-扭復合超聲振動加工裝置。

本實用新型的技術方案是：

一種模態疊加式縱-扭復合超聲振動加工裝置，包括反射端、壓電陶瓷、銅電極和變幅器，所述變幅器是階梯型變幅桿與錐形變幅桿結合而成的圓錐過渡階梯型復合變幅器，其結構尺寸滿足“四分之一波長”設計要求，所述變幅器的圓柱過渡段上開設第一螺旋槽或斜槽，所述變幅器的發射端小端開設第二螺旋槽或斜槽，所述變幅器產生的縱向振動經所述第一螺旋槽或斜槽后，轉換為頻率相同且有一定相位差的縱-扭復合振動，該縱-扭復合振動經所述第二螺旋槽或斜槽后，在刀具的徑向實現模態疊加式的縱-扭復合振動的輸出。

所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽的結構參數包括螺旋槽的旋向、線數、深度、寬度以及螺旋角的參數，所述第一斜槽和所述第二斜槽的結構參數包括線數、深度、寬度以及角度的參數，通過調整上述結構參數來實現兩槽間的耦合，尋找最佳耦合比，以達到最佳的縱-扭分量比。

將各接觸面、圓周面進行精磨，達到粗糙度及跳動要求；使相鄰所述壓電陶瓷片縱向極化方向相反，所述壓電陶瓷片凈化后采用專業粘合劑粘合，并進行老化處理。

所述第一螺旋槽或斜槽以及所述第二螺旋槽或斜槽之間的過渡面上設置法蘭盤，并且，所述第一螺旋槽或斜槽以及所述第二螺旋槽或斜槽的旋向或斜向相同，所述變幅器大端處開設內螺紋孔。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型變幅器產生的縱向振動經第一螺旋槽或斜槽后，轉換為頻率相同，且有一定相位差的縱-扭復合振動；該縱-扭復合振動經第二螺旋槽或斜槽后，在刀具的徑向實現模態疊加式的縱-扭復合振動的輸出，不僅可提供穩定、可控的振動方式，且有效提高超聲加工系統的扭轉振動分量。

2、本實用新型將階梯型變幅桿與錐形變幅桿優勢互補，形成圓錐過渡階梯型復合變幅器，其結構尺寸滿足“四分之一波長”設計要求，在保證較大放大系數同時，還保證變幅桿輸出端有較高的振動振幅。

3、本實用新型為保證模態疊加式的縱-扭復合振動的超聲加工系統的各接觸面緊密貼合，有利于波的傳遞，所有接觸面及圓周面需進行精磨，保證一定的粗糙度及跳動要求。

4、本實用新型為了縮短轉換裝置的整體尺寸，對反射端進行沉頭設計，改用內六角螺栓連接，縮短反射端的軸向尺寸。