[发明专利]旋转式超声波加工机

说明书

技术领域

本发明属于超声波加工领域，尤其涉及一种旋转式超声波加工机。

背景技术

超声加工是利用超声频作小振幅振动的刀具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工设备。如图5所示，超声波加工机主要包括顺次布置的超声波发生器1、换能器2、变幅杆3和刀具4，刀具4和工件间设有磨料悬浮液，另外，还设有升降装置，使刀具4可以上下移动。

超声波加工机的原理在于：利用超声波发生器1将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，换能器2将超声频电振荡转变为超声机械振动，通过振幅扩大棒（变幅杆3）使固定在变幅杆端部的刀具振产生超声波振动，迫使磨料悬浮液高速地不断撞击、抛磨被加工表面使工件成型。超声波切割具有切口光滑、牢靠，切边准确，不会变形，不翘边、起毛、抽丝、皱折等优点。然而，超声波加工的缺点也很明显，由于主要是采用振动刮磨的方式进行加工，其加工速度较慢，效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可提高加工速度的旋转式超声波加工机。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可提高加工速度的旋转式超声波加工机，包括能使工件台移动的升降装置，从上至下依次连接的超声波发生器、换能器、变幅杆和刀具，其中，

还包括伺服电机，伺服电机的输出端与超声波发生器连接；

所述升降装置包括固定连接的机座和支架，伺服电机固定在支架上，机座包括底座、夹爪和丝杆；支架固定在底座上，底座与丝杆螺纹连接，丝杆与夹爪固定连接，夹爪上设有手柄；

所述变幅杆设有中空的腔体，变幅杆上设有进液口，进液口与所述腔体连通，变幅杆与换能器固定的相对端设有用于容纳刀具的球窝；

所述刀具为表面设有磨料层的球体，球体的表面设有凹槽，球窝的深度大于球体的半径且小于球体的直径，球体滚动设置在球窝中。

本发明的原理和有益效果在于：

在加工过程中,磨料以很高的频率不断锤击工件表面,同时旋转运动使磨料悬浮液中的磨料不断磨削工件，在超声振动和旋转运动共同作用下，锤击和磨削作用相互叠加,对工件进行加工，同时，悬浮切割液在加工过程中不断循环进出,在工具的超声振动下产生空化效应,加快了材料去除，加工效率更高。

伺服电机的输出端与超声波发生器连接，由于超声波发生器与换能器、变幅杆和刀具顺次连接，则刀具在振动时，伴随着旋转运动，从而带动磨料以刮擦的方式对工件进行加工。升降装置则用于使工件移动，以保证刀具始终可以接触到工件。变幅杆为中空的腔体，变幅杆上设有进液口，变幅杆与换能器固定的相对端设有用于容纳刀具的球窝；磨料悬浮液从进液口进入到变幅杆中，刀具滚动时，能将腔体内的磨料悬浮液带出，对工件进行刮磨，同时，磨料悬浮液还具有冷却的作用。刀具为表面设有磨料层的球体，球体的表面设有凹槽，球窝的深度大于球体的半径且小于球体的直径，球体滚动设置在球窝中，当刀具转动时，设置在其表面的耐磨层对工件有很好的打磨作用，增加了打磨的效率，并且，腔体中的磨料悬浮液能从凹槽中出来，弥补了刀具滚动时，磨料悬浮液出来的量不足的缺点。

与传统的超声波加工机相比，本发明增加了伺服电机的设置，在超声振动和旋转运动共同作用下，锤击和磨削作用相互叠加,对工件进行加工；并且，刀具本身在旋转的作用下，对工件也有很好的打磨作用，大大的增加了加工的效率。

进一步，变幅杆为下小上大的阶梯型变幅杆。与圆锥型和指数型的变幅杆相比，阶梯型变幅杆的振动放大倍数最大，且其制作工艺也更简单。

进一步，所述磨料层为碳化硼或金刚石或电刚玉。根据不同的加工材料选用不同的磨料层。碳化硼磨料层适合加工硬质合金和淬火钢，金刚石磨料层适合加工金刚石和宝石，电刚玉磨料层适合加工玻璃和石英。

进一步，换能器为压电换能器，与磁致伸缩换能器相比，压电换能器成本更低，效率更高，适应性和波形的频率范围更广。

进一步，凹槽的槽深小于球体半径的五分之一。凹槽不易过深，防止磨料悬浮液大量流出。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明旋转式超声波加工机的实施例的结构示意图；

图2为本发明旋转式超声波加工机的实施例的结构示意图；

图3为本发明旋转式超声波加工机的实施例的爆炸图；

图4为本发明旋转式超声波加工机的实施例中刀具的结构示意图；

图5为传统超声波加工机的结构示意图。

具体实施方式