纵扭复合振动超声加工换能器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种纵扭复合振动超声加工换能器，其包括磨头、压电陶瓷组件和变幅杆，所述磨头通过夹头设置在所述变幅杆的首端，该变幅杆的中部上设有多条环绕其轴心线对称的倾槽，尾部外侧面径向凸起形成一安装联接部，所述压电陶瓷组件通过连接部件设置在所述变幅杆的尾部；本实用新型专利技术的结构设计巧妙，合理在变幅杆上设有多条环绕其轴心线对称的倾槽，使得超声波传播路径发生改变，通过该倾槽结构能将由压电陶瓷组件传递过来的部分纵向振动转换为扭转振动，从而使得位于变幅杆首端的磨头同时获得纵向振动能量和扭转振动能量，具有良好的工作性能，大大提高加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及换能器
，特别涉及一种纵扭复合振动超声加工换能器。
技术介绍
近年来，一些新型的硬脆复合材料如C/SiC、C/C等在航空航天、汽车、能源等领域得到越来越多的应用，而这些硬脆复合材料却不如传统材料容易加工，用传统机械加工方法加工容易出现纤维撕裂、分层、毛刺等缺陷，并且刀具磨损严重，效率低，而超声振动加工技术被认为是最适合加工硬脆复合材料的方法之一，它是在传统机械加工中工件与刀具相对运动的基础上，在工件或刀具上施加超声振动，以获得更好的加工性能的加工方法。与普通加工相比，超声振动加工具有降低切削力、减少刀具磨损、提高工件表面加工精度和提高加工效率等优点。从相关文献中可知，在复合材料钻孔加工中，纵扭复合超声振动相比单独的纵向超声振动具有更好的加工效果。然而，由于切向极化压电陶瓷在技术上较难实现，使纵扭复合超声振动的应用受到了限制。现有常规技术手段是将压电陶瓷沿切向极化，但技术上很难实现，通常的方法是先将压电陶瓷片切分成若干扇形片，之后分别将各个扇形压电陶瓷片切向极化，再将各个扇形压电陶瓷片粘结起来，此种方法工艺复杂，废品率很高，还容易出现陶瓷片极化不完全、电击穿等问题，很难制造出理想的换能器。
技术实现思路
针对上述不足，本技术的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，加工效率快且使用寿命长的纵扭复合振动超声加工换能器。本技术为实现上述目的所采用的技术方案为:一种纵扭复合振动超声加工换能器，其包括磨头、压电陶瓷组件和变幅杆，所述磨头通过夹头设置在所述变幅杆的首端，该变幅杆的中部上设有多条环绕其轴心线对称的倾槽，尾部外侧面径向凸起形成一安装联接部，所述压电陶瓷组件通过连接部件设置在所述变幅杆的尾部。所述压电陶瓷组件包括至少两块依次叠置，且相并联的压电陶瓷。巧妙将两个压电陶瓷进行叠置、并联，并合理设置其位置，整体结构简单、紧凑，体积小，阻抗低，有效降低能耗，提升工作效率；所述安装联接部朝向所述磨头的一端面下部设有下凹槽，另一端面上部设有上凹槽。作为本技术的进一步改进，所述倾槽的倾斜角度为35?65度，优选为40角左右。作为本技术的进一步改进，所述夹头包括压帽和夹筒，所述变幅杆的前端面中心位置设有安装所述夹筒相的装配腔，外缘位置设有与所述压帽相适配的装配凹位，所述夹筒的封闭一端插入装配腔内，开口一端呈逐渐增大状，且呈圆心对称设有多条夹紧裂槽，所述压帽套设在所述装配凹位上，且中心位置设有缩紧卡孔，并在所述夹筒的开口一端设有与该缩紧卡孔相适配的卡头。作为本技术的进一步改进，所述连接部件包括螺钉和盖体，该螺钉包括头部和与该头部相连接的杆部，该杆部依次贯穿所述盖体和压电陶瓷组件，并旋入所述变幅杆的尾端面。结构设计合理，安装使用方便。作为本技术的进一步改进，所述安装联接部上呈圆心对称设有多个安装孔，方便安装使用，给工作带来便利。作为本技术的进一步改进，所述变幅杆的尾部端面的中心位置凸起形成一与所述压电陶瓷组件的外形轮廓相适配的安装凸台。不仅装配效果好，且保证超声能量的传递路径，提升超声能量传递效率，具有良好的工作性能。本技术的有益效果为:本技术的结构设计巧妙，合理在变幅杆上设有多条环绕其轴心线对称的倾槽，使得超声波传播路径发生改变，通过该倾槽结构能将由压电陶瓷组件传递过来的部分纵向振动转换为扭转振动，从而使得位于变幅杆首端的磨头同时获得纵向振动能量和扭转振动能量，具有良好的工作性能，大大提高加工效率；同时安装联接部上设有上、下凹槽，从横截面方向看，呈交错结构设置，轮廓类似Z字形，能较好地与机器外部相结合，且结合效果好，有效地避免了超声能量向外扩散，确保了超声能量有效传递到被加工材料，从而保证超声能量的传递路径，提升超声能量传递效率，进而保证加工效果，工作稳定性好，使用寿命长，易于广泛推广使用。下面结合附图与实施例，对本技术进一步说明。【附图说明】图1是本技术的结构示意图。图2是图1中变幅杆的A-A剖视结构示意图。图3是图1的B-B剖视结构示意图。【具体实施方式】实施例:见图1、图2和图3，本技术提供的一种纵扭复合振动超声加工换能器，其包括磨头1、压电陶瓷组件2和变幅杆3，所述磨头I通过夹头4设置在所述变幅杆3的首端，参见图1和图3，该变幅杆3的中部上设有六条环绕其轴心线对称的倾槽6，该倾槽的倾斜角度a为35?65度，优选为40角左右。其它实施例中，该倾槽6的数量及角度可以根据所需的扭转振动能量作出相应调整，如倾槽6的数量可以为四条、五条、八条等。该变幅杆3的尾部外侧面径向凸起形成一安装联接部31，该安装联接部31朝向所述磨头I的一端面下部设有下凹槽311，另一端面上部设有上凹槽312，从横截面方向看，呈交错结构设置，轮廓类似Z字形。所述压电陶瓷组件2通过连接部件5设置在所述变幅杆3的尾部，所述压电陶瓷组件2包括至少两块依次叠置，且相并联的压电陶瓷。本实施例中，优选将两块压电陶瓷相叠置，并且采用并联方式连接，在保证具有小体积的基础上，有效降低阻抗，耗能低。其它实施例中，可以采用三块压电陶瓷进行叠置，且并联连接。当然，也可以采用四块或更多块压电陶瓷进行叠置，且并联连接。较佳的，所述磨头1、压电陶瓷组件2和变幅杆3均同心于基准轴心。减少非轴向振动的影响，以确保作单一的轴向运动，大大提高超声能量传递效率，保证加工质量。为方便安装使用，在所述安装联接部31上呈圆心对称设有多个安装孔35，给工作带来便利。参见图2和图3，所述夹头4包括压帽41和夹筒42，所述变幅杆3的前端面中心位置设有安装所述夹筒42相的装配腔32，外缘位置设有与所述压帽41相适配的装配凹位33，所述夹筒42的封闭一端插入装配腔32内，开口一端呈逐渐增大状，且呈圆心对称设有多条夹紧裂槽，所述压帽41套设在所述装配凹位33上，且中心位置设有缩紧卡孔，并在所述夹筒42的开口一端设有与该缩紧卡孔相适配的卡头。具体的，参见图2，所述连接部件5包括螺钉和盖体，该螺钉包括头部和与该头部相连接的杆部，该杆部依次贯穿所述盖体和压电陶瓷组件2，并旋入所述变幅杆3的尾端面。结构设计合理，安装使用方便。在本实施例中，优选的，所述盖体、压电陶瓷组件2和变幅杆3的外表面为粗糙面，其中所述盖体、压电陶瓷组件2的表面粗糙度为0.4 μ m，所述变幅杆3的表面粗糙度为0.8 μm，这样能尽可能地减少超声能量的损耗与寄生模态的生成。参见图2，还可以使所述变幅杆3的尾部端面的中心位置凸起形成一与所述压电陶瓷组件2的外形轮廓相适配的安装凸台34。不仅装配效果好，且保证超声能量的传递路径，提升超声能量传递效率，具有良好的工作性能。工作时，由于在变幅杆上设有多条环绕其轴心线对称的倾槽，使得超声波传播路径发生改变，倾槽能将由压电陶瓷组件传递过来的部分纵向振动转换为扭转振动，从而使得位于变幅杆首端的磨头同时获得纵向振动能量和扭转振动能量，具有良好的工作性能，大大提高加工效率。根据上述说明书的揭示和教导，本技术所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本技术并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本技术的一些修改和变更也应当落入本技术的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纵扭复合振动超声加工换能器，其特征在于：其包括磨头、压电陶瓷组件和变幅杆，所述磨头通过夹头设置在所述变幅杆的首端，该变幅杆的中部上设有多条环绕其轴心线对称的倾槽，尾部外侧面径向凸起形成一安装联接部，所述压电陶瓷组件通过连接部件设置在所述变幅杆的尾部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张增英，李泽湘，张亮亮，刘升，
申请(专利权)人：东莞市优超精密技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44