[发明专利]一种超声刀柄的控制方法

说明书

本发明提供了一种超声刀柄的控制方法，所述超声刀柄包括超声换能器；所述超声换能器包括偶数层叠置的压电陶瓷片，每层所述压电陶瓷片上设置有2个以上的极化分区；所述压电陶瓷片包括两个导电电极及层压在所述两个导电电极之间的陶瓷材料；上下相邻的压电陶瓷片对应的极化分区上相互靠近的导电电极的极性相反；所述压电陶瓷片的导电电极通过电极片引出，所述超声刀柄的控制方法包括如下步骤：叠置的偶数层压电陶瓷片上下对应的极化分区作为压电陶瓷组；所述超声换能器被分成与所述极化分区个数对应的压电陶瓷组；每个所述压电陶瓷组上输入频率相同或者相异、相位相同或相异的激励信号。所述超声刀柄的控制方法可以实现超声刀柄的复杂运动轨迹，减少加工缺陷。

技术领域

本发明属于超声加工技术领域，更具体地说，是涉及一种超声刀柄的控制方法。

背景技术

目前对一些硬脆材料的加工，常用超声刀柄进行切割。超声刀柄是一种利用高频超声振动实现超声辅助加工工艺的工具，其内部的超声换能器可以将高频电信号转换为高频机械振动，通过变幅杆将机械振动放大，并而将超声能量传输到刀具的端面，实现对硬脆材料的高效和高质量加工。传统上，超声刀柄的超声换能器由多层叠置的压电陶瓷片构成，每层的压电陶瓷片单独作为一个极性分区，上下层之间压电陶瓷片作为一压电陶瓷组，每组压电陶瓷组单一组激励信号，继而根据单一的一组激励信号控制超声刀柄振动，但是，上述控制方法中，超声刀柄振动的振动轨迹单一，对表面质量改善极为有限，且在工件边缘容易产生加工缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声刀柄的控制方法，以解决超声刀柄振动轨迹简单，表面质量改善有限和加工边缘缺陷的问题。

本发明提供一种超声刀柄的控制方法，所述超声刀柄包括超声换能器；所述超声换能器包括偶数层叠置的压电陶瓷片，每层所述压电陶瓷片上设置有2个以上的极化分区；所述压电陶瓷片包括两个导电电极及层压在所述两个导电电极之间的陶瓷材料；上下相邻的压电陶瓷片对应的极化分区上相互靠近的导电电极的极性相反；所述压电陶瓷片的导电电极通过电极片引出，所述超声刀柄的控制方法包括如下步骤：叠置的偶数层压电陶瓷片上下对应的极化分区作为压电陶瓷组；所述超声换能器被分成与所述极化分区个数对应的压电陶瓷组；每个所述压电陶瓷组上输入频率相同或者相异、相位相同或相异的激励信号。

可选地，每个所述压电陶瓷组上输入频率相异、存在相位差的激励信号。

可选地，每层所述压电陶瓷片上设置有2个的极化分区。

可选地，所述超声换能器被分成两个压电陶瓷组；所述两个压电陶瓷组分别输入频率相异、存在相位差的第一激励信号和第二激励信号。

可选地，所述第一激励信号和所述第二激励信号之间的频率比值在预设比值的正负10％之内，所述预设比值为1:1、1:2、1:3或者2:3。进一步地，所述第一激励信号和所述第二激励信号之间的相位差值为0、1/4π、1/2π、3/4π或者π。

可选地，所述第一激励信号和所述第二激励信号的频率比值为1:1，所述第一激励信号和所述第二激励信号之间的相位差值为0、π或介于0-π之间。

可选地：所述第一激励信号和所述第二激励信号之间的频率比值为1:2、1:3或2:3，且所述第一激励信号和所述第二激励信号之间的相位差值为0、1/2π或π。

可选地，所述超声换能器被分成4个压电陶瓷组；所述4个压电陶瓷组分别输入频率相异、存在相位差的4个激励信号。

可选地，每组极化分区输入的激励信号为正余弦波或者方波。

与现有技术相比，本发明通过将超声换能器内部每层压电陶瓷设置成偶数个极化分区，对应输入偶数个不同信号，通过不同信号之间的频率和相位差的调节，实现超声刀柄复杂的运动轨迹，从而降低加工工件的表面粗糙度、减少加工缺陷且进一步提高了加工效率，且由于每层压电陶瓷为一体化设置的极化分区的压电陶瓷，使压电陶瓷的振动相对稳定，可靠性更好。

附图说明