一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于板料漸進(jìn)成形領(lǐng)域，具體涉及一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]板料漸進(jìn)成形是一種新型的無(wú)模成型技術(shù)，這種成形技術(shù)是基于快速制造中“分層制造”的思想，將復(fù)雜的三維形狀沿著軸向方向離散成一系列的二維平面，并在對(duì)應(yīng)的平面上生成相對(duì)應(yīng)的軌跡，成形時(shí)工具頭按照加工軌跡運(yùn)動(dòng)，這樣逐漸成形出所需要的形狀。
[0003]超聲振動(dòng)板料漸進(jìn)成形是在板料單點(diǎn)漸進(jìn)成形過(guò)程中，對(duì)工具頭施加超聲振動(dòng)的一種板料成形工藝。在漸進(jìn)成形過(guò)程中板料的受力不均勻，容易出現(xiàn)堆積、起皺、破裂等缺陷，影響板料的成形質(zhì)量。超聲振動(dòng)板料漸進(jìn)成形是把一個(gè)有規(guī)律的可控的載荷施加在成形工具頭上，使得工具頭在軸向產(chǎn)生周期性的擠壓板料的成形方法，這樣可以使得成形過(guò)程中的成形力和成形溫度減小，成形精度和成形效率提高。
[0004]目前市場(chǎng)上的超聲換能器一般都是用壓電材料制作的，但是壓電超聲換能器的功率相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較小，通常小于2kw，不能滿足加工過(guò)程中對(duì)大功率超聲輻射的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，解決現(xiàn)有的超聲換能器的輸出功率偏小的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，包括超聲波發(fā)生器、外殼和通過(guò)外殼螺栓與外殼連接的聯(lián)軸器，超聲波發(fā)生器通過(guò)導(dǎo)線連接有原邊繞組，聯(lián)軸器上設(shè)有副邊繞組，原邊繞組與副邊繞組通過(guò)電感耦合連接;外殼內(nèi)設(shè)有超磁致伸縮棒，超磁致伸縮棒外設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈，超磁致伸縮棒的兩端設(shè)有永久磁鐵，永久磁鐵上設(shè)有導(dǎo)磁塊，靠近聯(lián)軸器的一個(gè)導(dǎo)磁塊上設(shè)置在后蓋板上，另一個(gè)導(dǎo)磁塊設(shè)置在前蓋板上，前蓋板通過(guò)螺栓與外殼連接，前蓋板通過(guò)螺釘固定有工具頭。
[0007]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0008]后蓋板與聯(lián)軸器之間設(shè)有端蓋，端蓋通過(guò)端蓋螺釘固定在外殼上，端蓋上設(shè)有螺塞孔，預(yù)緊螺塞穿過(guò)螺塞孔與后蓋板接觸。
[0009]預(yù)緊螺塞與后蓋板之間設(shè)有碟簧。
[0010]副邊繞組通過(guò)螺釘固定在聯(lián)軸器上。
[0011]驅(qū)動(dòng)線圈通過(guò)線圈螺栓固定在外殼上，并且驅(qū)動(dòng)線圈分別與前蓋板和后蓋板之間有一定間隙。
[0012]永久磁鐵通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘膠粘結(jié)在超磁致伸縮棒上。
[0013]靠近聯(lián)軸器的一個(gè)導(dǎo)磁塊上通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘結(jié)在后蓋板上，另一個(gè)導(dǎo)磁塊通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘結(jié)在前蓋板上。
[0014]原邊繞組和副邊繞組都采用罐型的磁芯。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，采用超磁致伸縮棒為驅(qū)動(dòng)元件，能夠克服傳統(tǒng)的壓電換能器輸出振幅以及功率偏小的問(wèn)題;將超聲波的節(jié)點(diǎn)設(shè)置在前蓋板和導(dǎo)磁塊的結(jié)合面位置，在此位置通過(guò)法蘭將前蓋板固定到振動(dòng)主軸的外殼上，從而使得前蓋板縱向振動(dòng)時(shí)不會(huì)連帶著主軸外殼一起振動(dòng);超磁致伸縮棒的驅(qū)動(dòng)線圈通過(guò)螺栓固定在主軸外殼上，并且距離前蓋板有一定的間隙，從而使驅(qū)動(dòng)線圈的重量不會(huì)影響超聲振動(dòng)主軸的振動(dòng)性能；另外，本發(fā)明末端設(shè)計(jì)成通用的刀柄形狀，能夠直接安裝到CNC加工中心上進(jìn)行板料成形;將成形板料用的工具頭直接設(shè)計(jì)成變幅桿的形式，一方面可以放大振幅，另一方面可以減少振動(dòng)主軸的縱向長(zhǎng)度，避免振動(dòng)主軸太長(zhǎng)，而機(jī)床的縱向空間不足。并且，本發(fā)明采用的是非接觸式的電能傳輸方式，原邊繞組固定在CNC機(jī)床主軸滑枕上，副邊繞組固定在振動(dòng)主軸裝置聯(lián)軸器上，能夠避免傳統(tǒng)的接觸式電能傳輸方式(碳刷、集流環(huán))存在的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速受限，易產(chǎn)生磨損及電火花等不足之處。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置的原理圖。
[0018]圖中，1.刀柄，2.聯(lián)軸器，3.副邊繞組，4.引線，5.端蓋螺釘，6.線圈螺栓，7.永久磁鐵，8.前蓋板，9.刀柄螺檢，10.預(yù)緊螺塞，11.碟黃，12.后蓋板，13.端蓋，14.超磁致伸縮棒，
15.驅(qū)動(dòng)線圈，16.外殼螺栓，17.導(dǎo)磁塊，18.外殼，19.工具頭，20.機(jī)床主軸滑枕，21.原邊繞組，22.導(dǎo)線，23.超聲波發(fā)生器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]本發(fā)明一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，如圖1和圖2所示，包括超聲波發(fā)生器23、外殼18和通過(guò)外殼螺栓16與外殼18連接的聯(lián)軸器2，超聲波發(fā)生器23通過(guò)導(dǎo)線22連接有原邊繞組21，聯(lián)軸器2上通過(guò)螺釘固定有副邊繞組3，原邊繞組21與副邊繞組3通過(guò)電感耦合連接;外殼18內(nèi)設(shè)有超磁致伸縮棒14，超磁致伸縮棒14外設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈15，超磁致伸縮棒14的兩端通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘膠粘結(jié)有釹鐵硼永久磁鐵7，給超磁致伸縮棒14提供偏置磁場(chǎng)以消除倍頻現(xiàn)象;永久磁鐵7上設(shè)有工業(yè)純鐵材料的導(dǎo)磁塊17，這樣可以與驅(qū)動(dòng)線圈15上的硅鋼片形成磁回路，提高磁場(chǎng)的利用率;靠近聯(lián)軸器2的一個(gè)導(dǎo)磁塊17上通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘結(jié)在后蓋板12上，另一個(gè)導(dǎo)磁塊17通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘結(jié)在前蓋板8上，前蓋板8通過(guò)螺栓與外殼18連接，前蓋板8通過(guò)螺釘固定有工具頭19。前蓋板8采用聲阻抗小的硬鋁合金材料，后蓋板12采用聲阻抗比較大的不銹鋼材料。
[0021]后蓋板12與聯(lián)軸器2之間設(shè)有端蓋13，端蓋13通過(guò)端蓋螺釘5固定在外殼18上，端蓋13上設(shè)有螺塞孔，預(yù)緊螺塞10穿過(guò)螺塞孔與后蓋板12接觸，預(yù)緊螺塞11與后蓋板12之間設(shè)有碟簧11。通過(guò)碟簧11，預(yù)緊螺塞10以及端蓋13，給超磁致伸縮棒14添加預(yù)緊力，使后蓋板12，導(dǎo)磁塊17，永久磁鐵7，超磁致伸縮棒14以及前蓋板8緊緊的壓在一起，減少能量的損失;也可以使超磁致伸縮棒14處于受壓狀態(tài)，而不會(huì)被拉裂。前蓋板8為1/4波長(zhǎng)，兩個(gè)導(dǎo)磁塊17和兩個(gè)永久磁鐵7，超磁致伸縮棒14以及后蓋板12總長(zhǎng)為1/4波長(zhǎng)。
[0022]驅(qū)動(dòng)線圈15通過(guò)線圈螺栓6固定在外殼18上，并且驅(qū)動(dòng)線圈15與前蓋板8和后蓋板12之間有一定間隙，以免驅(qū)動(dòng)線圈15的重量對(duì)振動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生影響。
[0023]原邊繞組21和副邊繞組3都采用罐型的磁芯。
[0024]用來(lái)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)線圈15是由直徑為Imm的多股漆包銅導(dǎo)線纏繞在尼倫線圈骨架上，并且在線圈的上下兩端以及周向分別粘結(jié)有硅鋼片，以便于超磁致伸縮棒14形成磁回路，提高磁場(chǎng)利用率。
[0025]將用于成形板料的工具頭19直接設(shè)計(jì)復(fù)合成變幅桿的形狀，這樣既能起到振幅放大的作用，又可以縮短振動(dòng)主軸的縱向長(zhǎng)度。
[0026]無(wú)線傳輸?shù)母边吚@組3固定在聯(lián)軸器2上，原邊繞組21固定在CNC機(jī)床主軸滑枕20主軸外殼上，原邊繞組21通過(guò)導(dǎo)線22去超聲波發(fā)生器23相連接，這樣，副邊繞組3可以跟隨超聲振動(dòng)主軸一起旋轉(zhuǎn)，并且保持與原邊繞組21的軸向距離不變，以便電能的穩(wěn)定傳輸。
[0027]本發(fā)明板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，使用時(shí)，首先將原邊繞組22固定在機(jī)床主軸滑枕20上，副邊繞組3固定在聯(lián)軸器2上，采用刀柄螺栓9將刀柄I固定在聯(lián)軸器2上，然后將該裝置安裝在CNC機(jī)床主軸滑枕20上，用導(dǎo)線22將超聲波發(fā)生器23與原邊繞組21連接起來(lái)。超聲波發(fā)生器23發(fā)出的高頻電信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線22傳被輸?shù)皆吚@組21上，然后經(jīng)過(guò)原邊繞組21、副邊繞組3的耦合感應(yīng)，電信號(hào)被加載到副邊繞組3上，通過(guò)引線4，電信號(hào)最終被加載到驅(qū)動(dòng)線圈15上，這時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈15會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，超磁致伸縮棒14在交變磁場(chǎng)下發(fā)生伸縮振動(dòng)，當(dāng)電信號(hào)的頻率與振動(dòng)主軸的固有頻率一致時(shí)，將發(fā)生共振，并且通過(guò)前蓋板8將振動(dòng)傳遞到工具頭19上，從而進(jìn)行超聲振動(dòng)板料漸進(jìn)成形。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，其特征在于，包括超聲波發(fā)生器(23)、外殼(18)和通過(guò)外殼螺栓(16)與外殼(18)連接的聯(lián)軸器(2)，所述超聲波發(fā)生器(23)通過(guò)導(dǎo)線(22)連接有原邊繞組(21)，所述聯(lián)軸器(2)上設(shè)有副邊繞組(3)，所述原邊繞組(21)與副邊繞組(3)通過(guò)電感耦合連接;所述外殼(18)內(nèi)設(shè)有超磁致伸縮棒(14)，所述超磁致伸縮棒(14)外設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈(15)，所述超磁致伸縮棒(14)的兩端設(shè)有永久磁鐵(7)，所述永久磁鐵(7)上設(shè)有導(dǎo)磁塊(17)，靠近聯(lián)軸器(2)的一個(gè)導(dǎo)磁塊(17)上設(shè)置在后蓋板(12)上，另一個(gè)導(dǎo)磁塊(17)設(shè)置在前蓋板(8)上，所述前蓋板(8)通過(guò)螺栓與外殼(18)連接，所述前蓋板(8)通過(guò)螺釘固定有工具頭(19)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，其特征在于，所述后蓋板(12)與聯(lián)軸器(2)之間設(shè)有端蓋(13)，所述端蓋(13)通過(guò)端蓋螺釘(5)固定在外殼(18)上，所述端蓋(13)上設(shè)有螺塞孔，預(yù)緊螺塞(11)穿過(guò)螺塞孔與后蓋板(12)接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，其特征在于，所述預(yù)緊螺塞(11)與后蓋板(12)之間設(shè)有碟簧(11)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，其特征在于，所述副邊繞組(3)通過(guò)螺釘固定在聯(lián)軸器(2)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)線圈(15)通過(guò)線圈螺栓(6)固定在外殼(18)上，并且驅(qū)動(dòng)線圈(15)與前蓋板(8)和后蓋板(12)之間有一定間隙。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，其特征在于，所述永久磁鐵(7)通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘膠粘結(jié)在超磁致伸縮棒(14)上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，其特征在于，靠近聯(lián)軸器(2)的一個(gè)導(dǎo)磁塊(17)上通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘結(jié)在后蓋板(12)上，另一個(gè)導(dǎo)磁塊(17)通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘結(jié)在前蓋板(8)上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，其特征在于，所述原邊繞組(21)和副邊繞組(3)都采用罐型的磁芯。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種板料漸進(jìn)成形的超聲振動(dòng)主軸裝置，包括超聲波發(fā)生器、外殼和通過(guò)外殼螺栓與外殼連接的聯(lián)軸器，超聲波發(fā)生器通過(guò)導(dǎo)線連接有原邊繞組，聯(lián)軸器上設(shè)有副邊繞組，原邊繞組與副邊繞組通過(guò)電感耦合連接；外殼內(nèi)設(shè)有超磁致伸縮棒，超磁致伸縮棒外設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈，超磁致伸縮棒的兩端設(shè)有永久磁鐵，永久磁鐵上設(shè)有導(dǎo)磁塊，靠近聯(lián)軸器的一個(gè)導(dǎo)磁塊上設(shè)置在后蓋板上，另一個(gè)導(dǎo)磁塊設(shè)置在前蓋板上，前蓋板通過(guò)螺栓與外殼連接，前蓋板通過(guò)螺釘固定有工具頭。本發(fā)明裝置采用超磁致伸縮棒為驅(qū)動(dòng)元件，能夠克服傳統(tǒng)的壓電換能器輸出振幅以及功率偏小的問(wèn)題。
【IPC分類】B21D5/00, B06B1/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105598220
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610130518
【發(fā)明人】李鵬陽(yáng), 陳歡, 李言, 楊明順, 袁啟龍, 李淑娟, 王凱
【申請(qǐng)人】西安理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月8日