縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及換能器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，一些新型的硬脆復(fù)合材料如C/SiC、C/C等在航空航天、汽車、能源等領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用，而這些硬脆復(fù)合材料卻不如傳統(tǒng)材料容易加工，用傳統(tǒng)機(jī)械加工方法加工容易出現(xiàn)纖維撕裂、分層、毛刺等缺陷，并且刀具磨損嚴(yán)重，效率低，而超聲振動(dòng)加工技術(shù)被認(rèn)為是最適合加工硬脆復(fù)合材料的方法之一，它是在傳統(tǒng)機(jī)械加工中工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，在工件或刀具上施加超聲振動(dòng)，以獲得更好的加工性能的加工方法。
[0003]與普通加工相比，超聲振動(dòng)加工具有降低切削力、減少刀具磨損、提高工件表面加工精度和提高加工效率等優(yōu)點(diǎn)。從相關(guān)文獻(xiàn)中可知，在復(fù)合材料鉆孔加工中，縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)相比單獨(dú)的縱向超聲振動(dòng)具有更好的加工效果。
[0004]然而，由于切向極化壓電陶瓷在技術(shù)上較難實(shí)現(xiàn)，使縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)的應(yīng)用受到了限制。現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)手段是將壓電陶瓷沿切向極化，但技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)，通常的方法是先將壓電陶瓷片切分成若干扇形片，之后分別將各個(gè)扇形壓電陶瓷片切向極化，再將各個(gè)扇形壓電陶瓷片粘結(jié)起來(lái)，此種方法工藝復(fù)雜，廢品率很高，還容易出現(xiàn)陶瓷片極化不完全、電擊穿等問題，很難制造出理想的換能器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，加工效率快且使用壽命長(zhǎng)的縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器。
[0006]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:一種縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其包括磨頭、壓電陶瓷組件和變幅桿，所述磨頭通過夾頭設(shè)置在所述變幅桿的首端，該變幅桿的中部上設(shè)有多條環(huán)繞其軸心線對(duì)稱的傾槽，尾部外側(cè)面徑向凸起形成一安裝聯(lián)接部，所述壓電陶瓷組件通過連接部件設(shè)置在所述變幅桿的尾部。所述壓電陶瓷組件包括至少兩塊依次疊置，且相并聯(lián)的壓電陶瓷。巧妙將兩個(gè)壓電陶瓷進(jìn)行疊置、并聯(lián)，并合理設(shè)置其位置，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積小，阻抗低，有效降低能耗，提升工作效率；所述安裝聯(lián)接部朝向所述磨頭的一端面下部設(shè)有下凹槽，另一端面上部設(shè)有上凹槽。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述傾槽的傾斜角度為35?65度，優(yōu)選為40角左右。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述夾頭包括壓帽和夾筒，所述變幅桿的前端面中心位置設(shè)有安裝所述夾筒相的裝配腔，外緣位置設(shè)有與所述壓帽相適配的裝配凹位，所述夾筒的封閉一端插入裝配腔內(nèi)，開口一端呈逐漸增大狀，且呈圓心對(duì)稱設(shè)有多條夾緊裂槽，所述壓帽套設(shè)在所述裝配凹位上，且中心位置設(shè)有縮緊卡孔，并在所述夾筒的開口一端設(shè)有與該縮緊卡孔相適配的卡頭。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述連接部件包括螺釘和蓋體，該螺釘包括頭部和與該頭部相連接的桿部，該桿部依次貫穿所述蓋體和壓電陶瓷組件，并旋入所述變幅桿的尾端面。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安裝使用方便。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述安裝聯(lián)接部上呈圓心對(duì)稱設(shè)有多個(gè)安裝孔，方便安裝使用，給工作帶來(lái)便利。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述變幅桿的尾部端面的中心位置凸起形成一與所述壓電陶瓷組件的外形輪廓相適配的安裝凸臺(tái)。不僅裝配效果好，且保證超聲能量的傳遞路徑，提升超聲能量傳遞效率，具有良好的工作性能。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，合理在變幅桿上設(shè)有多條環(huán)繞其軸心線對(duì)稱的傾槽，使得超聲波傳播路徑發(fā)生改變，通過該傾槽結(jié)構(gòu)能將由壓電陶瓷組件傳遞過來(lái)的部分縱向振動(dòng)轉(zhuǎn)換為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而使得位于變幅桿首端的磨頭同時(shí)獲得縱向振動(dòng)能量和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量，具有良好的工作性能，大大提高加工效率；同時(shí)安裝聯(lián)接部上設(shè)有上、下凹槽，從橫截面方向看，呈交錯(cuò)結(jié)構(gòu)設(shè)置，輪廓類似Z字形，能較好地與機(jī)器外部相結(jié)合，且結(jié)合效果好，有效地避免了超聲能量向外擴(kuò)散，確保了超聲能量有效傳遞到被加工材料，從而保證超聲能量的傳遞路徑，提升超聲能量傳遞效率，進(jìn)而保證加工效果，工作穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，易于廣泛推廣使用。
[0013]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1中變幅桿的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是圖1的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例:見圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型提供的一種縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其包括磨頭1、壓電陶瓷組件2和變幅桿3，所述磨頭I通過夾頭4設(shè)置在所述變幅桿3的首端，參見圖1和圖3，該變幅桿3的中部上設(shè)有六條環(huán)繞其軸心線對(duì)稱的傾槽6，該傾槽的傾斜角度a為35?65度，優(yōu)選為40角左右。其它實(shí)施例中，該傾槽6的數(shù)量及角度可以根據(jù)所需的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量作出相應(yīng)調(diào)整，如傾槽6的數(shù)量可以為四條、五條、八條等。該變幅桿3的尾部外側(cè)面徑向凸起形成一安裝聯(lián)接部31，該安裝聯(lián)接部31朝向所述磨頭I的一端面下部設(shè)有下凹槽311，另一端面上部設(shè)有上凹槽312，從橫截面方向看，呈交錯(cuò)結(jié)構(gòu)設(shè)置，輪廓類似Z字形。所述壓電陶瓷組件2通過連接部件5設(shè)置在所述變幅桿3的尾部，所述壓電陶瓷組件2包括至少兩塊依次疊置，且相并聯(lián)的壓電陶瓷。本實(shí)施例中，優(yōu)選將兩塊壓電陶瓷相疊置，并且采用并聯(lián)方式連接，在保證具有小體積的基礎(chǔ)上，有效降低阻抗，耗能低。其它實(shí)施例中，可以采用三塊壓電陶瓷進(jìn)行疊置，且并聯(lián)連接。當(dāng)然，也可以采用四塊或更多塊壓電陶瓷進(jìn)行疊置，且并聯(lián)連接。
[0018]較佳的，所述磨頭1、壓電陶瓷組件2和變幅桿3均同心于基準(zhǔn)軸心。減少非軸向振動(dòng)的影響，以確保作單一的軸向運(yùn)動(dòng)，大大提高超聲能量傳遞效率，保證加工質(zhì)量。為方便安裝使用，在所述安裝聯(lián)接部31上呈圓心對(duì)稱設(shè)有多個(gè)安裝孔35，給工作帶來(lái)便利。
[0019]參見圖2和圖3，所述夾頭4包括壓帽41和夾筒42，所述變幅桿3的前端面中心位置設(shè)有安裝所述夾筒42相的裝配腔32，外緣位置設(shè)有與所述壓帽41相適配的裝配凹位33，所述夾筒42的封閉一端插入裝配腔32內(nèi)，開口一端呈逐漸增大狀，且呈圓心對(duì)稱設(shè)有多條夾緊裂槽，所述壓帽41套設(shè)在所述裝配凹位33上，且中心位置設(shè)有縮緊卡孔，并在所述夾筒42的開口一端設(shè)有與該縮緊卡孔相適配的卡頭。
[0020]具體的，參見圖2，所述連接部件5包括螺釘和蓋體，該螺釘包括頭部和與該頭部相連接的桿部，該桿部依次貫穿所述蓋體和壓電陶瓷組件2，并旋入所述變幅桿3的尾端面。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安裝使用方便。
[0021]在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，所述蓋體、壓電陶瓷組件2和變幅桿3的外表面為粗糙面，其中所述蓋體、壓電陶瓷組件2的表面粗糙度為0.4 μ m，所述變幅桿3的表面粗糙度為0.8 μm，這樣能盡可能地減少超聲能量的損耗與寄生模態(tài)的生成。
[0022]參見圖2，還可以使所述變幅桿3的尾部端面的中心位置凸起形成一與所述壓電陶瓷組件2的外形輪廓相適配的安裝凸臺(tái)34。不僅裝配效果好，且保證超聲能量的傳遞路徑，提升超聲能量傳遞效率，具有良好的工作性能。
[0023]工作時(shí)，由于在變幅桿上設(shè)有多條環(huán)繞其軸心線對(duì)稱的傾槽，使得超聲波傳播路徑發(fā)生改變，傾槽能將由壓電陶瓷組件傳遞過來(lái)的部分縱向振動(dòng)轉(zhuǎn)換為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而使得位于變幅桿首端的磨頭同時(shí)獲得縱向振動(dòng)能量和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量，具有良好的工作性能，大大提高加工效率。
[0024]根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制，采用與其相同或相似的其它換能器，均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其特征在于:其包括磨頭、壓電陶瓷組件和變幅桿，所述磨頭通過夾頭設(shè)置在所述變幅桿的首端，該變幅桿的中部上設(shè)有多條環(huán)繞其軸心線對(duì)稱的傾槽，尾部外側(cè)面徑向凸起形成一安裝聯(lián)接部，所述壓電陶瓷組件通過連接部件設(shè)置在所述變幅桿的尾部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其特征在于，所述傾槽的傾斜角度為35?65度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其特征在于，所述壓電陶瓷組件包括至少兩塊依次疊置，且相并聯(lián)的壓電陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其特征在于，所述安裝聯(lián)接部朝向所述磨頭的一端面下部設(shè)有下凹槽，另一端面上部設(shè)有上凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其特征在于，所述夾頭包括壓帽和夾筒，所述變幅桿的前端面中心位置設(shè)有安裝所述夾筒相的裝配腔，外緣位置設(shè)有與所述壓帽相適配的裝配凹位，所述夾筒的封閉一端插入裝配腔內(nèi)，開口一端呈逐漸增大狀，且呈圓心對(duì)稱設(shè)有多條夾緊裂槽，所述壓帽套設(shè)在所述裝配凹位上，且中心位置設(shè)有縮緊卡孔，并在所述夾筒的開口一端設(shè)有與該縮緊卡孔相適配的卡頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其特征在于，所述連接部件包括螺釘和蓋體，該螺釘包括頭部和與該頭部相連接的桿部，該桿部依次貫穿所述蓋體和壓電陶瓷組件，并旋入所述變幅桿的尾端面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其特征在于，所述安裝聯(lián)接部上呈圓心對(duì)稱設(shè)有多個(gè)安裝孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其特征在于，所述變幅桿的尾部端面的中心位置凸起形成一與所述壓電陶瓷組件的外形輪廓相適配的安裝凸臺(tái)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲加工換能器，其包括磨頭、壓電陶瓷組件和變幅桿，所述磨頭通過夾頭設(shè)置在所述變幅桿的首端，該變幅桿的中部上設(shè)有多條環(huán)繞其軸心線對(duì)稱的傾槽，尾部外側(cè)面徑向凸起形成一安裝聯(lián)接部，所述壓電陶瓷組件通過連接部件設(shè)置在所述變幅桿的尾部；本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，合理在變幅桿上設(shè)有多條環(huán)繞其軸心線對(duì)稱的傾槽，使得超聲波傳播路徑發(fā)生改變，通過該傾槽結(jié)構(gòu)能將由壓電陶瓷組件傳遞過來(lái)的部分縱向振動(dòng)轉(zhuǎn)換為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而使得位于變幅桿首端的磨頭同時(shí)獲得縱向振動(dòng)能量和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量，具有良好的工作性能，大大提高加工效率。
【IPC分類】B24B1-04
【公開號(hào)】CN204366633
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420691917
【發(fā)明人】張?jiān)鲇? 李澤湘, 張亮亮, 劉升
【申請(qǐng)人】東莞市優(yōu)超精密技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日