細(xì)長部分，可以通過改變這段結(jié)構(gòu)的直徑和長度控制縱振振幅的放大倍數(shù)。錐形扭轉(zhuǎn)振動放大體12為過渡圓臺結(jié)構(gòu)。錐形扭轉(zhuǎn)振動放大體12和圓柱形縱向振動放大體6有利于加工時(shí)減少剪切力和加水量。本發(fā)明縱扭共振超聲振動裝置的共振頻率為20KHz以上。
[0019]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖3說明，本實(shí)施方式的多條第一螺旋槽5-1對應(yīng)的圓心角之和為360°。如此設(shè)置，使得縱扭轉(zhuǎn)化效率達(dá)到最大，使扭轉(zhuǎn)振動節(jié)面與縱向振動節(jié)面重合，階梯式中空筒錐復(fù)合體和縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體扭轉(zhuǎn)動量相平衡;在端節(jié)面處進(jìn)行安裝，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動對安裝結(jié)構(gòu)(如機(jī)床主軸)不產(chǎn)生影響;在端節(jié)面處安裝，使得安裝方式不會影響結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，能夠更有效率地利用結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振型。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖4說明，本實(shí)施方式的多條第二螺旋槽2-1對應(yīng)的圓心角之和為360°。如此設(shè)置，使得縱扭轉(zhuǎn)化效率達(dá)到最大，使扭轉(zhuǎn)振動節(jié)面與縱向振動節(jié)面重合，階梯式中空筒錐復(fù)合體和縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體扭轉(zhuǎn)動量相平衡;在端節(jié)面處進(jìn)行安裝，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動對安裝結(jié)構(gòu)(如機(jī)床主軸)不產(chǎn)生影響;在端節(jié)面處安裝，使得安裝方式不會影響結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，能夠更有效率地利用結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振型。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1和圖4說明，本實(shí)施方式的階梯式中空筒錐復(fù)合體和縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體2采用相同的材料制成。階梯式中空筒錐復(fù)合體和縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體2可為38CrMoAl或不銹鋼或鈦合金等材料。使用方便，取材容易。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1和圖2說明，本實(shí)施方式的電極片10為銅電極片。相鄰兩片壓電陶瓷片的極化方向相反，且所有壓電陶瓷正極均不與階梯式中空筒錐復(fù)合體、縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體2接觸。并且電極片10將壓電陶瓷片所有正極、所有負(fù)極分別連接在一起，負(fù)極與階梯式中空筒錐復(fù)合體、縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體相連并接地。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或四相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖3說明，本實(shí)施方式所述裝置還包括主軸安裝板15，主軸安裝板15設(shè)置在與軸向定位軸14相鄰的圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體5的一端，主軸安裝板15的靠近軸向定位軸14 一側(cè)的安裝面15-1與靠近軸向定位軸14的圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體5的端節(jié)面5-2之間圓弧過渡。本實(shí)施方式的主軸安裝板15用于本發(fā)明縱扭共振超聲振動裝置與機(jī)床主軸的連接，其安裝面15-1與端節(jié)面15-1之間有一定厚度，并采取二次曲線逐漸圓弧過渡的結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)裝置的安裝在不影響超聲振動的同時(shí)具有較高的可靠性。其它與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖2和圖3說明，本實(shí)施方式的圓柱形縱向振動放大體6的末端內(nèi)腔7為圓錐形結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的內(nèi)腔7結(jié)構(gòu)前端具有錐形孔結(jié)構(gòu)，可以與錐形刀柄或者彈簧夾頭合用而實(shí)現(xiàn)快速換刀。其它與【具體實(shí)施方式】一、二、四或六相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖2和圖3說明，本實(shí)施方式的圓柱形縱向振動放大體6的末端加工有刀具固緊螺紋13。如此設(shè)置，有利于固定刀具，可以實(shí)現(xiàn)快速換刀，因而在實(shí)際應(yīng)用中非常簡便易行。其它與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0026]本發(fā)明縱扭共振超聲振動裝置的實(shí)例進(jìn)行有限元分析可得到該裝置的共振頻率為25415Hz，共振時(shí)扭轉(zhuǎn)振幅與縱向振動幅值之比為0.48yrad/μπι，階梯式中空筒錐復(fù)合體末端外圍扭轉(zhuǎn)振動線速度是縱向振動速度的6.9倍。
[0027]以上所述縱扭共振超聲振動裝置僅為本發(fā)明的一種實(shí)例，并不對本發(fā)明進(jìn)行限制，凡是與本發(fā)明具有相同設(shè)計(jì)原則的類似裝置均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.縱扭共振超聲振動裝置，其特征在于:它包括階梯式中空筒錐復(fù)合體、縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體(2)、預(yù)緊螺栓(I)、偶數(shù)個(gè)壓電陶瓷片(9)和多個(gè)電極片(10);階梯式中空筒錐復(fù)合體主要由同軸依次設(shè)置且制成一體的軸向定位軸(14)、圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體(5)、錐形扭轉(zhuǎn)振動放大體(12)和圓柱形縱向振動放大體(6)組成;錐形扭轉(zhuǎn)振動放大體(12)的大直徑端與圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體(5)連接，錐形扭轉(zhuǎn)振動放大體(12)的小直徑端與圓柱形縱向振動放大體(6)連接;縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體(2)的一端插裝在軸向定位軸(14)上； 軸向定位軸(14)上套裝有疊放設(shè)置的偶數(shù)個(gè)壓電陶瓷片(9)，相鄰兩個(gè)壓電陶瓷片(9)之間的軸向定位軸(14)上套裝有一個(gè)電極片(10);縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體(2)與相鄰的壓電陶瓷片(9)之間的軸向定位軸(14)上套裝有一個(gè)電極片(10)，圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體(5)與相鄰的壓電陶瓷片(9)之間的軸向定位軸(14)上套裝有一個(gè)電極片(10);縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體(2)的周側(cè)面上開設(shè)有旋向相同的多條第二螺旋槽(2-1)，圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體(5)的周側(cè)面上開設(shè)有旋向相同的多條第一螺旋槽(5-1)，第一螺旋槽(5-1)和第二螺旋槽(2-1)的數(shù)量和尺寸相同而旋向相反，預(yù)緊螺栓(I)旋擰在階梯式中空筒錐復(fù)合體和縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體(2)的貫通的中心螺紋通孔(16)內(nèi)，預(yù)緊螺栓(I)將階梯式中空筒錐復(fù)合體、縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體(2)、偶數(shù)個(gè)壓電陶瓷片(9)和多個(gè)電極片(10)連接在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱扭共振超聲振動裝置，其特征在于:多條第一螺旋槽(5-1)對應(yīng)的圓心角之和為360°。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的縱扭共振超聲振動裝置，其特征在于:多條第二螺旋槽(2-1)對應(yīng)的圓心角之和為360°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱扭共振超聲振動裝置，其特征在于:階梯式中空筒錐復(fù)合體和縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體(2)采用相同的材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的縱扭共振超聲振動裝置，其特征在于:電極片(10)為銅電極片。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的縱扭共振超聲振動裝置，其特征在于:所述裝置還包括主軸安裝板(15)，主軸安裝板(15)設(shè)置在與軸向定位軸(14)相鄰的圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體(5)的一端，主軸安裝板(15)的靠近軸向定位軸(14) 一側(cè)的安裝面(15-1)與靠近軸向定位軸(14)的圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體(5)的端節(jié)面(5-2)之間圓弧過渡。7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的縱扭共振超聲振動裝置，其特征在于:圓柱形縱向振動放大體(6)的末端內(nèi)腔(7)為圓錐形結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的縱扭共振超聲振動裝置，其特征在于:圓柱形縱向振動放大體(6)的末端加工有刀具固緊螺紋(13)。
【專利摘要】縱扭共振超聲振動裝置，它涉及超聲加工以及精密切削領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有應(yīng)用于銑削加工的扭轉(zhuǎn)振動裝置扭轉(zhuǎn)振動時(shí)材料內(nèi)部摩擦損耗大部分能量而造成扭轉(zhuǎn)幅值較小，能量利用效率較低的問題，它包括階梯式中空筒錐復(fù)合體、縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體、預(yù)緊螺栓、偶數(shù)個(gè)壓電陶瓷片和多個(gè)電極片；階梯式中空筒錐復(fù)合體主要由同軸依次設(shè)置且制成一體的軸向定位軸、圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換體、錐形扭轉(zhuǎn)振動放大體和圓柱形縱向振動放大體組成；預(yù)緊螺栓將階梯式中空筒錐復(fù)合體、縱扭轉(zhuǎn)換空心圓柱體、偶數(shù)個(gè)壓電陶瓷片和多個(gè)電極片連接在一起。本發(fā)明用于超聲振動加工。
【IPC分類】B06B1/06
【公開號】CN105478332
【申請?zhí)枴緾N201510811527
【發(fā)明人】陳時(shí)錦, 吳陳軍, 孫雪
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月20日