超磁致伸缩超声换能器、超声刀柄及旋转超声加工系统技术方案

本申请提供一种超磁致伸缩超声换能器，包括分流压块、外壳、导磁套筒、第一导磁体、第二导磁体、振动体、线圈组件和枢纽件。分流压块沿轴向开设有第一贯穿孔，第一导磁体中心沿轴向开设有第二贯穿孔，分流压块抵于第一导磁体，第二导磁体中心沿轴向开设有第三贯穿孔，振动体的中心沿轴向开设有第四贯穿孔。振动体夹设于第一导磁体和第二导磁体之间，枢纽件的中心沿轴向开设有第五贯穿孔，第二导磁体抵于枢纽件。因此，第一贯穿孔、第二贯穿孔、第四贯穿孔、第三贯穿孔、第五贯穿孔之间贯通形成轴向的中通导流通道。本申请提供的超磁致伸缩超声换能器从内部对超磁致伸缩超声换能器进行冷却，可以增强冷却的效果，提高冷却效率，提高工作稳定性。

Giant magnetostrictive ultrasonic transducer, ultrasonic handle and rotary ultrasonic machining system

The present application provides a giant magnetostrictive ultrasonic transducer, which comprises a shunt compactor, a casing, a magnetic conduction sleeve, a first magnetic conduction, a second magnetic conduction, a vibrator, a coil assembly and a pivot piece. A first penetration hole is arranged along the axial direction of the shunt pressure block, a second penetration hole is arranged along the axial direction of the center of the first guide magnet, a shunt pressure block is arranged against the first guide magnet, a third penetration hole is arranged along the axial direction of the center of the second guide magnet, and a fourth penetration hole is arranged along the axial direction of the center of the vibrator. The vibrator is clamped between the first and the second magnetic conductors, and a fifth through-hole is arranged along the axial direction in the center of the hub, and the second magnetic conductor is against the hub. Therefore, the axial flow passage is formed between the first perforation, the second perforation, the fourth perforation, the third perforation and the fifth perforation. The giant magnetostrictive ultrasonic transducer provided in this application can cool the giant magnetostrictive ultrasonic transducer from inside, which can enhance the cooling effect, improve the cooling efficiency and improve the working stability.

【技术实现步骤摘要】
超磁致伸缩超声换能器、超声刀柄及旋转超声加工系统
本申请旋转超声加工领域，特别是涉及超磁致伸缩超声换能器、超声刀柄及旋转超声加工系统。
技术介绍
旋转超声加工已被大量理论与实验研究证实是一种加工硬脆材料的有效方法。目前，旋转超声加工系统使用的核心部件——超声换能器，主要分为两种，一种是压电陶瓷制成的压电陶瓷超声换能器，另一种是超磁致伸缩材料制成的超磁致伸缩超声换能器。相比于压电陶瓷超声换能器，超磁致伸缩超声换能器具有更高的能量密度，可以有效地提升同等尺度条件下的超声系统输出振幅，因而能有效地降低切削力和加工损伤。因此超磁致伸缩超声换能器适用于大功率旋转超声加工系统。前期研究表明，超磁致伸缩超声换能器在加工过程中通常需要工作在谐振频率附近，以保证输出振幅最大化。然而，由于超磁致伸缩材料的涡流效应、趋肤效应和倍频现象等电磁效应，超声波在金属介质中的传播声学特性以及励磁线圈的电学特性等原因，超磁致伸缩超声换能器在加工过程中会出现温升现象，从而引起系统谐振频率发生变化，导致换能效率下降、振幅稳定性变差。现有技术中，多采用在超磁致伸缩超声换能器的振动器周围设置冷却通道，并注入冷却流体的方式，解决超磁致伸缩超声换能器在加工过程中的温升问题。然而，这种结构的超磁致伸缩超声换能器的冷却效果差、冷却效率低。
技术实现思路
基于此，有必要针对超磁致伸缩超声换能器冷却效果不明显的问题，提供一种超磁致伸缩超声换能器、超声刀柄及旋转超声加工系统。本申请实施例提供，包括：一种超磁致伸缩超声换能器，包括：分流压块，中心沿轴向开设有第一贯穿孔；外壳，为筒状结构，并包围形成一个容纳空间，所述外壳套接于所述分流压块；导磁套筒，收纳于所述容纳空间，所述导磁套筒为筒状结构，并包围形成导磁空间；第一导磁体，收纳于所述导磁空间，所述第一导磁体中心沿轴向开设有第二贯穿孔，所述分流压块抵于所述第一导磁体；第二导磁体，收纳于所述导磁空间，所述第二导磁体中心沿轴向开设有第三贯穿孔；振动体，中心沿轴向开设有第四贯穿孔，所述振动体夹设于所述第一导磁体和所述第二导磁体之间；线圈组件，收纳于所述导磁空间，所述线圈组件为中空结构，并套接于所述振动体外；枢纽件，中心沿轴向开设有第五贯穿孔，所述第二导磁体抵于所述枢纽件，所述枢纽件与所述外壳螺纹连接；所述分流压块、所述外壳、所述导磁套筒、所述第一导磁体、所述第二导磁体、所述振动体、所述线圈组件和所述枢纽件为同轴结构。在一个实施例中，所述第二贯穿孔的直径大于所述第四贯穿孔的直径。在一个实施例中，所述分流压块包括：分流底座，扣压于所述外壳的端面；第一分流凸台，连接于所述分流底座，所述外壳套接于所述第一分流凸台；第二分流凸台，连接于所述第一分流凸台，所述第二分流凸台抵于所述第一导磁体。在一个实施例中，所述枢纽件包括：枢纽套筒，为筒状结构，所述枢纽套筒与所述外壳螺纹连接；枢纽底板，与所述枢纽套筒一端连接，并与所述枢纽套筒包围形成枢纽空间，所述枢纽套筒位于所述枢纽空间；枢纽杆，为中空结构，所述枢纽杆贯穿所述枢纽底板中心，并抵于所述第二导磁体。在一个实施例中，所述第二分流凸台沿径向开设有多个入流孔，所述多个入流孔与所述第一贯穿孔导通；所述第一导磁体与所述导磁套筒之间存在径向间隙；所述振动体与所述线圈组件所述之间存在径向间隙；所述第二导磁体与所述导磁套筒之间存在径向间隙；所述枢纽底板与所述外壳之间沿轴向存在间隙，所述枢纽杆与所述外壳之间存在径向间隙，所述枢纽底板沿轴向开设有枢纽孔。在一个实施例中，所述导磁套筒与所述第一导磁体之间的径向间隙大于所述线圈组件与所述振动体之间的径向间隙。在一个实施例中，所述多个入流孔沿圆周间隔设置，所述入流孔远离中心轴的一端与所述第一导磁体的垂直距离小于靠近中心轴的一端与所述第一导磁体的垂直距离。在一个实施例中，所述枢纽杆位于所述枢纽空间外的一端沿径向开设有多个回流孔，所述多个回流孔与所述第五贯穿孔导通。在一个实施例中，所述多个回流孔沿圆周间隔设置，所述回流孔远离中心轴的一端与所述枢纽底板的垂直距离大于所述回流孔靠近中心轴的一端与所述枢纽底板的垂直距离。本申请提供的超磁致伸缩超声换能器，其包括所述分流压块、所述外壳、所述导磁套筒、所述第一导磁体、所述第二导磁体、所述振动体、所述线圈组件和所述枢纽件。所述分流压块沿轴向开设有所述第一贯穿孔，所述第一导磁体中心沿轴向开设有所述第二贯穿孔，所述分流压块抵于所述第一导磁体，所述第二导磁体中心沿轴向开设有所述第三贯穿孔，所述振动体的中心沿轴向开设有所述第四贯穿孔。所述振动体夹设于所述第一导磁体和所述第二导磁体之间，所述枢纽件的中心沿轴向开设有所述第五贯穿孔，所述第二导磁体抵于所述枢纽件。因此，所述第一贯穿孔、所述第二贯穿孔、所述第四贯穿孔、所述第三贯穿孔、所述第五贯穿孔之间贯通形成轴向的中通导流通道，使得冷却流体可以沿所述中通导流通道流过所述超磁致伸缩超声换能器的内部。相比于传统技术中在振动体周围设置冷却通道，从表面对振动体进行冷却降温的方法，本实施例的所述超磁致伸缩超声换能器从内部对所述超磁致伸缩超声换能器进行冷却，可以增强冷却的效果。且冷却通道轴向贯通，使得冷却流体流速增大，进一步增强了冷却效果，提高了冷却效率。从而大幅度降低所述超磁致伸缩超声换能器的温度，使得所述超磁致伸缩超声换能器的谐振频率保持稳定，进而提高了所述超磁致伸缩超声换能器工作的稳定性。一种超磁致伸缩超声刀柄，包括如上任意一项所述的超磁致伸缩超声换能器，还包括：中空刀柄，为中空结构，所述超磁致伸缩超声换能器收纳于所述中空刀柄的空腔内；变幅杆，为中空结构，所述变幅杆与所述枢纽杆螺纹连接。在一个实施例中，所述中空刀柄还包括导流盖，所述导流盖为环状结构，所述导流盖螺纹连接于所述中空刀柄，所述变幅杆穿过所述导流盖的内部空间。在一个实施例中，所述导流盖沿轴向开设有多个导流孔。在一个实施例中，所述多个导流孔沿圆周间隔设置，所述导流孔远离所述枢纽底板的一端与对称轴的垂直距离小于靠近所述枢纽底板一端与对称轴的垂直距离。在一个实施例中，所述导流孔为可拆卸密封。在一个实施例中，所述变幅杆背离所述中空刀柄的一端为可拆卸密封。在一个实施例中，还包括加工刀具，所述加工刀具连接于所述变幅杆背离所述中空刀柄的一端。本申请提供的超磁致伸缩超声刀柄，其包括所述超磁致伸缩超声换能器、所述中空刀柄和所述变幅杆。所述超磁致伸缩超声换能器具有所述中通导流通道。在通过所述中通导流通道通入冷却流体时，增强了对所述超磁致伸缩超声换能器的冷却效果，提高了所述超磁致伸缩超声换能器的冷却效率，从而大幅度降低所述超磁致伸缩超声换能器的温度，使得所述超磁致伸缩超声换能器的谐振频率保持稳定。所述中通导流通道提高了所述超磁致伸缩超声换能器的稳定性，因此，提高了所述超磁致伸缩超声刀柄的稳定性。另外，所述变幅杆与所述枢纽杆螺纹连接，从而实现所述变幅杆与所述超磁致伸缩超声换能器的连接。与传统技术的螺柱连接相比，所述变幅杆与所述枢纽杆螺纹连接，所述变幅杆与所述枢纽杆之间减少了径向的结合面，因而提高了所述变幅杆与所述超磁致伸缩超声换能器的同轴度，进而提高了所述超磁致伸缩超声刀柄的稳定性。一种超磁致伸缩旋转超声加工系统，包括如上任意一项所述的超磁致伸缩超声刀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超磁致伸缩超声换能器(100)，其特征在于，包括：分流压块(110)，中心沿轴向开设有第一贯穿孔(111)；外壳(120)，为筒状结构，并包围形成一个容纳空间(121)，所述外壳(120)套接于所述分流压块(110)；导磁套筒(130)，收纳于所述容纳空间(121)，所述导磁套筒(130)为筒状结构，并包围形成导磁空间(131)；第一导磁体(140)，收纳于所述导磁空间(131)，所述第一导磁体(140)中心沿轴向开设有第二贯穿孔(141)，所述分流压块(110)抵于所述第一导磁体(140)；第二导磁体(150)，收纳于所述导磁空间(131)，所述第二导磁体(150)中心沿轴向开设有第三贯穿孔(151)；振动体(160)，中心沿轴向开设有第四贯穿孔(161)，所述振动体夹设于所述第一导磁体(140)和所述第二导磁体(150)之间；线圈组件(170)，收纳于所述导磁空间(131)，所述线圈组件(170)为中空结构，并套接于所述振动体(160)外；枢纽件(180)，中心沿轴向开设有第五贯穿孔(181)，所述第二导磁体(150)抵于所述枢纽件(180)，所述枢纽件(180)与所述外壳(120)螺纹连接；所述分流压块(110)、所述外壳(120)、所述导磁套筒(130)、所述第一导磁体(140)、所述第二导磁体(150)、所述振动体(160)、所述线圈组件(170)和所述枢纽件(180)为同轴结构。...

【技术特征摘要】
1.一种超磁致伸缩超声换能器(100)，其特征在于，包括：分流压块(110)，中心沿轴向开设有第一贯穿孔(111)；外壳(120)，为筒状结构，并包围形成一个容纳空间(121)，所述外壳(120)套接于所述分流压块(110)；导磁套筒(130)，收纳于所述容纳空间(121)，所述导磁套筒(130)为筒状结构，并包围形成导磁空间(131)；第一导磁体(140)，收纳于所述导磁空间(131)，所述第一导磁体(140)中心沿轴向开设有第二贯穿孔(141)，所述分流压块(110)抵于所述第一导磁体(140)；第二导磁体(150)，收纳于所述导磁空间(131)，所述第二导磁体(150)中心沿轴向开设有第三贯穿孔(151)；振动体(160)，中心沿轴向开设有第四贯穿孔(161)，所述振动体夹设于所述第一导磁体(140)和所述第二导磁体(150)之间；线圈组件(170)，收纳于所述导磁空间(131)，所述线圈组件(170)为中空结构，并套接于所述振动体(160)外；枢纽件(180)，中心沿轴向开设有第五贯穿孔(181)，所述第二导磁体(150)抵于所述枢纽件(180)，所述枢纽件(180)与所述外壳(120)螺纹连接；所述分流压块(110)、所述外壳(120)、所述导磁套筒(130)、所述第一导磁体(140)、所述第二导磁体(150)、所述振动体(160)、所述线圈组件(170)和所述枢纽件(180)为同轴结构。2.根据权利要求1所述的超磁致伸缩超声换能器(100)，其特征在于，所述第二贯穿孔(141)的直径大于所述第四贯穿孔(161)的直径。3.根据权利要求1所述的超磁致伸缩超声换能器(100)，其特征在于，所述分流压块(110)包括：分流底座(112)，扣压于所述外壳(120)的端面；第一分流凸台(113)，连接于所述分流底座(112)，所述外壳(120)套接于所述第一分流凸台(113)；第二分流凸台(114)，连接于所述第一分流凸台(113)，所述第二分流凸台(114)抵于所述第一导磁体(140)。4.根据权利要求3所述的超磁致伸缩超声换能器(100)，其特征在于，所述枢纽件(180)包括：枢纽套筒(182)，为筒状结构，所述枢纽套筒(182)与所述外壳(120)螺纹连接；枢纽底板(183)，与所述枢纽套筒(182)一端连接，并与所述枢纽套筒(182)包围形成枢纽空间(184)，所述枢纽套筒(182)位于所述枢纽空间(184)；枢纽杆(185)，为中空结构，所述枢纽杆(185)贯穿所述枢纽底板(183)中心，并抵于所述第二导磁体(150)。5.根据权利要求4所述的超磁致伸缩超声换能器(100)，其特征在于，所述第二分流凸台(114)沿径向开设有多个入流孔(1141)，所述多个入流孔(1141)与所述第一贯穿孔(111)导通；所述第一导磁体(140)与所述导磁套筒(130)之间存在径向间隙；所述振动体(160)与所述线圈组件(170)所述之间存在径向间隙；所述第二导磁体(150)与所述导磁套筒(130)之间存在径向间隙；所述枢纽底板(183)与所述外壳(120)之间沿轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建富，郁鼎文，周辉林，冯平法，吴志军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11