專利名稱：圓環(huán)形超聲拋光振子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種超聲頻壓電振動元件，特別涉及一種圓環(huán)形超聲拋光振子。
背景技術(shù)：
超聲拋光加工是指利用超聲振動工具或工件沿一定方向施加超聲頻率振動，在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊以及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料的方法。超聲拋光加工的實質(zhì)是磨料的機械沖擊與超聲波沖擊及空化作用的綜合結(jié)果?，F(xiàn)有的超聲橢圓振動——化學(xué)機械復(fù)合拋光技術(shù)，采用的是板狀拋光裝置，該超聲拋光裝置主要由板狀拋光工具和壓電陶瓷片兩部分構(gòu)成。壓電陶瓷片分為四組，粘結(jié)在板狀拋光工具上，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)板狀拋光工具做超聲橢圓振動，超聲橢圓振動的產(chǎn)生在于板狀拋光工具的兩種振動模態(tài)，即第4階彎曲模態(tài)與同頻的第1階縱向伸縮模態(tài)的復(fù)合，在交變頻率的電源下同時被激發(fā)出來，形成板狀拋光工具端部的橢圓運動軌跡，即通過彎曲振動與伸縮振動的復(fù)合產(chǎn)生超聲橢圓振動，實現(xiàn)對工件的超聲拋光。該板狀拋光裝置存在的主要問題是，利用板狀拋光工具的端部對工件進行拋光，拋光的面積小， 工作效率低，另外，拋光振子的兩個模態(tài)的實際共振頻率也不容易獲得一致。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有板狀拋光裝置存在的拋光的面積小、 效率低的問題，提供一種工作效率高、拋光效果好、便于設(shè)計制造的圓環(huán)形超聲拋光振子。本實用新型由振子彈性體和壓電陶瓷片構(gòu)成，壓電陶瓷片粘貼在振子彈性體上， 其特殊之處是，所述的振子彈性體為中部凹陷、外部凸起的圓盤形，在振子彈性體的中心有一個裝夾圓柄，在壓電陶瓷片上施加交變電壓，使拋光振子在特定階次的面外彎曲模態(tài)下共振，由同一頻率下的兩正交彎曲模態(tài)實現(xiàn)彎曲行波，將電能轉(zhuǎn)化為拋光振子表面質(zhì)點的超聲橢圓振動，實現(xiàn)對工件的超聲拋光。在振子彈性體的圓盤形表面上有若干個凸齒，在不提高拋光振子彎曲剛度、固有頻率的情況下，有效增大拋光振子圓周方向的振幅。所述的凸齒為內(nèi)側(cè)小、外側(cè)大的扇形，在振子彈性體上構(gòu)成圓環(huán)形工作表面。本實用新型的優(yōu)點在于1、振子彈性體為中部凹陷、外部凸起的圓盤形，并在圓盤形表面上設(shè)置內(nèi)側(cè)小、外側(cè)大的扇形凸齒，構(gòu)成圓環(huán)形的工作表面，拋光振子在整個工作表面上都具有橢圓運動，增大了拋光面積，且扇形凸齒又增大了拋光振子圓周方向的振幅，因而提高了拋光的效率，并有效地改善了拋光工件的表面質(zhì)量。2、在振子彈性體的中心設(shè)置裝夾圓柄，裝夾不影響振動頻率與振型，且拋光工具和被拋光工件兩者在宏觀裝夾上可以保持相對靜止，或者拋光工具做簡單的平動即可完成拋光。3、在壓電陶瓷片上施加時間和空間相位分別相差90°的交變電壓，振子彈性體即可由同一頻率下的兩正交彎曲模態(tài)實現(xiàn)彎曲行波，設(shè)計、制造簡單。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A— A剖視圖；圖3是圖1的B— B剖視圖；圖4、圖5是本實用新型拋光振子在兩同階模態(tài)下的振型圖。
具體實施方式
如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型由振子彈性體1和壓電陶瓷片3構(gòu)成，壓電陶瓷片3粘貼在振子彈性體1上，壓電陶瓷片3與驅(qū)動電路相連接，驅(qū)動電路的電壓頻率為 20kHz 60kHz，為現(xiàn)有常用驅(qū)動電路；所述的振子彈性體1為中部凹陷、外部凸起的圓盤形；在振子彈性體1的圓盤形表面上有若干個凸齒2，凸齒2的作用是在不提高拋光振子彎曲剛度、固有頻率的情況下，有效增大拋光振子圓周方向的振幅；所述的凸齒2為內(nèi)側(cè)小、 外側(cè)大的扇形，從而在振子彈性體1上構(gòu)成圓環(huán)形工作表面；所述的壓電陶瓷片3為圓環(huán)形，與振子彈性體1的圓環(huán)形工作表面相對應(yīng)，以提高振動拋光的效果，壓電陶瓷片3為現(xiàn)有產(chǎn)品，它由多個極化了的扇形區(qū)構(gòu)成；在振子彈性體1的中心有一個裝夾圓柄4，以便于裝夾固定。本實用新型拋光振子的振動模態(tài)為同一頻率下的兩正交同階彎曲模態(tài)，其工作原理如圖4和圖5所示，在空間上相差1 /4波長的壓電陶瓷片上施加時間相位相差90°、頻率為20kHz 60kHz的交變電壓，依靠壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，即可使拋光振子在特定階次的面外彎曲模態(tài)下共振，由同一頻率下的兩正交彎曲模態(tài)實現(xiàn)彎曲行波，即拋光振子表面質(zhì)點產(chǎn)生橢圓運動軌跡，將電能轉(zhuǎn)化為拋光振子表面質(zhì)點的超聲橢圓振動，使拋光振子與工件表面之間產(chǎn)生了圓周切向的摩擦驅(qū)動力，這種切向力可促使拋光振子進行拋光運動，且摩擦驅(qū)動力的方向與行波的行進方向正好相反。
權(quán)利要求1.一種圓環(huán)形超聲拋光振子，它由振子彈性體和壓電陶瓷片構(gòu)成，壓電陶瓷片粘貼在振子彈性體上，其特征在于，所述的振子彈性體為中部凹陷、外部凸起的圓盤形，在振子彈性體的中心有一個裝夾圓柄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓環(huán)形超聲拋光振子，其特征在于，在振子彈性體的圓盤形表面上有若干個凸齒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓環(huán)形超聲拋光振子，其特征在于，所述的凸齒為內(nèi)側(cè)小、外側(cè)大的扇形，在振子彈性體上構(gòu)成圓環(huán)形工作表面。
專利摘要一種圓環(huán)形超聲拋光振子，解決了現(xiàn)有板狀拋光裝置存在的拋光的面積小、效率低問題；它由振子彈性體和壓電陶瓷片構(gòu)成，壓電陶瓷片粘貼在振子彈性體上，其特殊之處是，所述的振子彈性體為中部凹陷、外部凸起的圓盤形，在振子彈性體的中心有一個裝夾圓柄；在振子彈性體的圓盤形表面上有若干個凸齒；所述的凸齒為內(nèi)側(cè)小、外側(cè)大的扇形，在振子彈性體上構(gòu)成圓環(huán)形工作表面；優(yōu)點在于，拋光振子在整個工作表面上都具有橢圓運動，增大了拋光面積，且扇形凸齒又增大了拋光振子圓周方向的振幅，因而提高了拋光的效率，并有效地改善了拋光工件的表面質(zhì)量；在振子彈性體的中心設(shè)置裝夾圓柄，裝夾不影響振動頻率與振型，設(shè)計、制造簡單。
文檔編號H01L41/09GK202034919SQ20112010201
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者何勍, 李英華 申請人:遼寧工業(yè)大學(xué)