一种双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置，包括预紧螺栓、后盖板、第一组振动源、中间板、第二组振动源，前盖板及刀具。两组振动源均是由半圆环压电陶瓷、电极片及相同尺寸的半圆环形钢块组成，且两组振动源呈90

【技术实现步骤摘要】
一种双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置


[0001]本专利技术涉及超声振动加工
，尤其涉及一种双弯曲振动模式超声椭圆振动切削装置。

技术介绍

[0002]随着精密超精密技术的迅速发展，超声椭圆振动切削技术受到越来越多的关注。相比一维超声振动切削，超声椭圆振动切削过程具有“摩擦力反转”、“变角度切削”及更加彻底“刀具
‑
工件分离”的等特点，从而有效延长刀具寿命、提高切削表面光洁度和切削稳定性、抑制毛刺和再生颤振等。
[0003]现有的超声椭圆振动切削装置多是由纵向振动、扭转振动、弯曲振动和径向振动中的两种振动形式耦合而成，多相振动的耦合效率较低，限制了频率和振幅的提高，同时造成装置发热严重。本专利技术采用两相弯曲振动合成超声椭圆振动，有效避免了上述问题的发生，提高了装置输出振幅。
[0004]同时，现有的超声弯曲振动的激励方式是将两个半圆环压电陶瓷按照极化方向方向布置(CN108927572A及CN107552368 A)，导致装置的正负极混串，从而使装置带电，限制了超声椭圆振动切削的应用。

技术实现思路

[0005]为得到硬脆材料工件的高完整性表面，本专利技术提供了一种双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置，具有较强的适应性。本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置，包括预紧螺栓、后盖板、第一组振动源、中间板、第二组振动源，带法兰的前盖板及刀具组成。
[0007]所述的两组振动源均是由半圆环压电陶瓷、电极片及相同尺寸的半圆环钢块的组成，且两组振动源呈90
°
旋转布置，通过两相相同频率但具有一定相位差的超声激励信号，激励出装置的两相超声弯曲振动，使装置呈现出“双弯曲振动模式”。
[0008]进一步地，装置基于四阶弯曲振动模式，第一组振动源设置在弯曲振动的第二个波峰位置处，用于激励出装置的第一相弯曲振动。
[0009]进一步地，装置基于四阶弯曲振动模式，第二组振动源设置在弯曲振动的第三个波峰位置处，用于激励出装置的第二相弯曲振动。
[0010]进一步地，第一组和第二组振动源呈90
°
旋转布置。
[0011]进一步地，两组振动源均采用型号为PZT
‑
4的半圆环形压电陶瓷，利用压电陶瓷较高工作效率的的d33工作模式。
[0012]进一步地，装置中的前盖板为带有圆锥过渡的阶梯杆，用于实现对第一组和第二组振动源激励出的弯曲振动的放大。
[0013]进一步地，利用超声电源向装置输入两相相同频率但具有一定相位差的超声激励信号，从而实现装置的超声椭圆振动轨迹的输出，分别调节两相激励信号的激励电压和相
位差，从而实现对输出的椭圆振动轨迹的调整。
[0014]本专利技术具有以下优点：
[0015]该装置基于四阶弯曲振动模式，装置输出采用两相超声弯曲振动来合成椭圆振动轨迹，提高了复合振动的耦合效果，避免了多种模式的振动耦合带来的能量损失，发热严重等问题；装置输出的椭圆振动轨迹可以根据不同的加工应用场合进行调整，适应性较强；装置中两相振动源的由半圆环压电陶瓷及半圆环形钢块组成，可有效避免因正负极混串导致的装置带电等问题，可充分发挥超声椭圆振动切削技术的减小刀具磨损，抑制加工颤振、降低工件表面粗糙度等优势，对于推广超声椭圆振动技术的推广和应用具有非常重要的意义。
[0016]基于上述理由本专利技术可在超声振动加工
广泛推广。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术实施例中主体结构示意图。
[0019]图2是本专利技术实施例中主体结构的爆炸图。
[0020]图中，1是预紧螺栓，2是后盖板，3A是第一半圆环形钢块，4A是第二半圆环形压电陶瓷，5A是第一银电极片，4B是第二半圆环形压电陶瓷，5B是第二银电极片，6是中间板，3B是第二半圆环形钢块，5C是第三银电极片，4C是第三半圆环形压电陶瓷，5D是第四银电极片，4D是第四半圆环形压电陶瓷，7是法兰，8是前盖板，9是金刚石刀具，10是紧定螺钉。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]如图1所示，本专利技术的一种双弯曲振动模式超声椭圆振动切削装置，由预紧螺栓1、后盖板2、第一组振动源、中间板6、第二组振动源，带法兰的前盖板8及刀具9组成。
[0023]如图1所示，第一组振动源是由第一半圆环形压电陶瓷4A，第一银电极5A，第二半圆环形压电陶瓷4B，第二银电极5B及第一半圆环形钢块3A组成，且第一半圆环形钢块3A与第一半圆环形压电陶瓷4A具有相同的直径，第一组振动源用于激励装置的第一相超声弯曲振动，第一银电极5A设置在第一半圆环形压电陶瓷4A与第二半圆环形压电陶瓷4B之间，第二银电极5B设置在第二半圆环形压电陶瓷4B与中间板之间。
[0024]如图1所示，第二组振动源是由第三半圆环形压电陶瓷4C，第三银电极5C，第四半圆环形压电陶瓷4D，第四银电极5D及第二半圆环形钢块3B组成，且第二半圆环形钢块3B与第三半圆环形压电陶瓷4C具有相同的直径，第二组振动源用于激励装置的第二相超声弯曲振动。第三银电极5C设置在第三半圆环形压电陶瓷4C与第四半圆环形压电陶瓷4D之间，第
四银电极5D设置在第四半圆环形压电陶瓷4D与前盖板8之间。
[0025]本实施例中，各半圆环压电陶瓷规格相同，各电极片规格相同，各半圆环钢块规格相同，两个半圆环压电陶瓷的宽度之和等于半圆环钢块的宽度。
[0026]第一组振动源及第二组振动源中的采用的是型号为PZT
‑
4的半圆环形压电陶瓷，属于夹心式超声换能器形式，利用压电陶瓷较高工作效率的的d33工作模式。
[0027]如图2所示，两组振动源呈90
°
旋转布置，通过两相相同频率但具有一定相位差的超声激励信号，激励出装置的两相超声弯曲振动，使装置呈现出“双弯曲振动模式”，从而在安装在前盖板8上的刀具9刀尖处输出二维超声椭圆振动轨迹；通过调节两相激励信号的电压值及之间的相位差，可实现对输出的椭圆振动轨迹的调整。
[0028]如图2所示，在装配前，预紧螺栓1，后盖板2，第一半圆环形钢块3A，第一半圆环形压电陶瓷4A，第一银电极片5A，第二半圆环形压电陶瓷4B，第二银电极片5B，中间板6，第二半圆环形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置，其特征在于，包括预紧螺栓、后盖板、第一组振动源、中间板、第二组振动源、带法兰的前盖板及刀具，所述预紧螺栓依次将后盖板、第一组振动源、中间板、第二组振动源紧固在前盖板的螺纹孔内，所述刀具连接在前盖板上。2.根据权利要求1所述的双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置，其特征在于，装置基于四阶弯曲振动模式，第一组和第二组振动源设置在弯曲振动的波峰位置处，法兰设置在弯曲振动的波节位置处。3.根据权利要求1所述的双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置，其特征在于，第一组振动源用于激励出装置的第一相弯曲振动。4.根据权利要求1所述的双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置，其特征在于，第二组振动源用于激励出装置的第二相弯曲振动。5.根据权利要求1所述的双弯曲振动模式的超声椭圆振动切削装置，其特征在于，第一组和第二组振动源呈90<...

【专利技术属性】
技术研发人员：康仁科，董志刚，殷森，潘延安，贾振元，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：