【技术实现步骤摘要】
孔式模态叠加纵-扭复合超声振动加工方法及装置
:本专利技术涉及一种超声振动加工设备,特别是涉及一种孔式模态叠加纵-扭复合超声振动加工方法及装置。
技术介绍
:随着现代产品中硬脆材料所占比例越来越大,对机械零件加工质量的要求越来越高,纵-扭超声加工技术在硬脆材料加工中展现出切削力大幅度减小;加工精度明显提高;有效抑制毛刺产生等独特优势得到了广泛的关注。但是,现有的纵-扭复合变幅杆存在制作工艺复杂,加工成本高,扭转分量占比低等缺点,阻碍了纵-扭超声加工技术的应用与推广。为此提出一种孔式模态叠加纵-扭复合超声振动加工装置,以较低的成本和加工难度实现较高的扭转分量占比。
技术实现思路
:本专利技术所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种设计合理、减小占用空间、制造成本低、纵-扭复合振动效果好且有效提高超声加工系统扭转振动分量的孔式模态叠加纵-扭复合超声振动加工方法及装置。本专利技术的技术方案是:一种孔式模态叠加纵-扭复合超声振动加工方法,包括以下步骤:a、将变幅器设计为阶梯型变幅杆与锥形变幅杆结合而成的圆锥过渡阶梯型复合变幅器,其结构尺寸满足“四分之一波长”设计要求;b、在变幅器的圆柱过渡段上开设第一系列螺旋孔,同时在变幅器的发射端开设第二系列螺旋孔,在第一系列螺旋孔以及第二系列螺旋孔之间的圆锥过渡面上设置法兰盘;c、在变幅器开有中心通孔且大端处开设内螺纹孔,利用连接螺栓将反射端、压电陶瓷片、铜电极及变幅器连接在一起;d、换能器产生的纵向振动在变幅器中纵向惯性力F,而纵向惯性力F在遇到螺旋孔时,纵向惯性力F将分解成两部分:纵向作用力分量FL及剪切作用力分量F ...
【技术保护点】
1.一种孔式模态叠加纵‑扭复合超声振动加工方法,包括以下步骤:a、将变幅器设计为阶梯型变幅杆与锥形变幅杆结合而成的圆锥过渡阶梯型复合变幅器,其结构尺寸满足“四分之一波长”设计要求;b、在变幅器的圆柱过渡段上开设第一系列螺旋孔,同时在变幅器的发射端开设第二系列螺旋孔,在第一系列螺旋孔以及第二系列螺旋孔之间的圆锥过渡面上设置法兰盘;c、在变幅器开有中心通孔且大端处开设内螺纹孔,利用连接螺栓将反射端、压电陶瓷片、铜电极及变幅器连接在一起;d、换能器产生的纵向振动在变幅器中纵向惯性力F,而纵向惯性力F在遇到螺旋孔时,纵向惯性力F将分解成两部分:纵向作用力分量FL及剪切作用力分量FT,其中纵向作用力分量FL沿着变幅杆轴线方向;而剪切作用力分量FT,在截面上任一点的剪切作用力分量FT垂直于变幅杆半径的方向,由剪切作用力分量产生的总力矩是所有剪切作用力在整个截面上扭矩的积分,从而实现模态转换,由原本的纵振转换为纵‑扭复合振动;e、变幅器产生的纵向振动经第一系列螺旋孔后,转换为频率相同且有一定相位差的纵‑扭复合振动,该纵‑扭复合振动经第二系列螺旋孔后,在刀具的径向实现模态叠加式的纵‑扭复合振动的输出。
【技术特征摘要】
1.一种孔式模态叠加纵-扭复合超声振动加工方法,包括以下步骤:a、将变幅器设计为阶梯型变幅杆与锥形变幅杆结合而成的圆锥过渡阶梯型复合变幅器,其结构尺寸满足“四分之一波长”设计要求;b、在变幅器的圆柱过渡段上开设第一系列螺旋孔,同时在变幅器的发射端开设第二系列螺旋孔,在第一系列螺旋孔以及第二系列螺旋孔之间的圆锥过渡面上设置法兰盘;c、在变幅器开有中心通孔且大端处开设内螺纹孔,利用连接螺栓将反射端、压电陶瓷片、铜电极及变幅器连接在一起;d、换能器产生的纵向振动在变幅器中纵向惯性力F,而纵向惯性力F在遇到螺旋孔时,纵向惯性力F将分解成两部分:纵向作用力分量FL及剪切作用力分量FT,其中纵向作用力分量FL沿着变幅杆轴线方向;而剪切作用力分量FT,在截面上任一点的剪切作用力分量FT垂直于变幅杆半径的方向,由剪切作用力分量产生的总力矩是所有剪切作用力在整个截面上扭矩的积分,从而实现模态转换,由原本的纵振转换为纵-扭复合振动;e、变幅器产生的纵向振动经第一系列螺旋孔后,转换为频率相同且有一定相位差的纵-扭复合振动,该纵-扭复合振动经第二系列螺旋孔后,在刀具的径向实现模态叠加式的纵-扭复合振动的输出。2.根据权利要求1所述的孔式模态叠加式纵-扭复合超声振动加工方法,其特征是:调整螺孔的旋线与直径方向之间的夹角θ,能够改变纵波的入射角度,进而影响反射后纵向作用力分量FL与剪切作用力分量FT之间的夹角α,最终改变输出扭转振动分量M。3.根据权利要求1所述的孔式模态叠加式纵-扭复合超声振动加工方法,其特征是:第一系列螺旋孔和第二系列螺旋孔的结构参数包括两系列螺旋孔的旋向、线数、深度、宽度以及螺旋角以及中心通孔的直径,通过调整上述结构参数来实现两系列螺旋孔间的耦合,寻找最佳耦合比,以达到最佳的纵-扭分量比。4.根据权利要求1所述的孔式模态叠加纵-扭复合超声振动加工方法,其特征是:相邻所述压电陶瓷片纵向极化方向相反,压电陶瓷片净化后采用专业粘...
【专利技术属性】
技术研发人员:王晓博,赵重阳,王毅,焦锋,高国富,赵波,
申请(专利权)人:河南理工大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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