[发明专利]超声振动工作台及加工工艺

权利要求书

1.一种超声振动工作台，其特征在于，包括底座、超声换能器、复合变幅杆和夹具；所述底座设有空腔，所述超声换能器封装于所述空腔内；所述复合变幅杆的输入端可拆卸连接所述超声换能器，所述复合变幅杆的输出端连接所述夹具；所述夹具用于夹持待加工工件；所述超声换能器为四分之一波长结构，所述复合变幅杆为四分之三波长结构；所述复合变幅杆为三级复合变幅杆；其中，第一级变幅杆为四分之一波长结构的圆柱体，第二级变幅杆为四分之一波长结构的圆锥体，第三级变幅杆为四分之一波长结构的圆柱体；

其中，第一级变幅杆的长度满足频率方程：

k₄l₄＝π/4

其中，k₄为第一级变幅杆的圆波数；l₄为第一级变幅杆的长度；

第二级变幅杆和第三级变幅杆的长度和截面积满足频率方程：

其中，k₅为第二级变幅杆的圆波数；l₅、l₆分别为第二级变幅杆、第三级变幅杆的长度；R₅、R₆分别为第二级变幅杆、第三级变幅杆的截面半径。

2.根据权利要求1所述的超声振动工作台，其特征在于，所述复合变幅杆的输出端设有进屑孔，所述复合变幅杆的侧壁设有排屑孔；所述进屑孔与所述排屑孔贯通，形成排屑通道。

3.根据权利要求1所述的超声振动工作台，其特征在于，所述底座设有连通所述空腔的冷却孔，所述冷却孔用于冷却所述超声换能器。

4.根据权利要求1所述的超声振动工作台，其特征在于，所述超声换能器包括前盖板、压电陶瓷组、后盖板和预紧螺栓；所述压电陶瓷组设置于所述前盖板和所述后盖板之间，所述预紧螺栓依次穿过所述前盖板、所述压电陶瓷组和所述后盖板，以使得所述前盖板和所述后盖板压紧所述压电陶瓷组；所述前盖板位于所述空腔的底部，所述后盖板抵接所述复合变幅杆的输入端。

5.根据权利要求1所述的超声振动工作台，其特征在于，所述夹具采用四爪卡盘，所述四爪卡盘螺纹连接所述复合变幅杆的输出端。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的超声振动工作台，其特征在于，所述复合变幅杆的外壁沿周向设有多个螺旋槽。

7.根据权利要求6所述的超声振动工作台，其特征在于，所述螺旋槽的切口形状为曲边四边形。

8.一种利用如权利要求1至7中任一项所述的超声振动工作台的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

将底座固定在机床上，超声换能器接通电源；

将待加工工件固定于夹具上；

测量所述超声换能器的阻抗特性，获取预设频率；

将所述电源的输出频率设定为所述预设频率，观察所述超声振动工作台与所述待加工工件的匹配情况；

若匹配异常，则调节所述电源的输出频率，直至匹配合适；

操作所述机床上的刀具对所述待加工工件进行加工。