[发明专利]超声波加工装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种超声波加工装置及其控制方法，该超声波加工装置设有用于获取安装在超声波刀柄上的刀具的实际振幅的检测装置，超声波发生器可接收检测装置检测到的刀具实际超声波振幅，并将其与预存的刀具超声波振幅作比较，以调整刀具的实际超声波振幅与预存的刀具超声波振幅相一致。与现有技术相比，可实现对刀具的超声波振幅的精准闭环控制，进而保证良好的超声波加工质量，获得良好的超声波加工效果，刀具磨损大大减小，且刀具寿命得到显著提高。

技术领域

本发明超声波加工技术领域，特别是涉及一种超声波加工装置及其控制方法。

背景技术

在加工作业的过程中导入高频的振动加工机制，不仅可改善切削加工面的表面粗糙度和提高加工精度，更可降低切削阻力，延长刀具的寿命，因此，超声波加工技术具有非常广泛的应用前景。

超声波加工，一般是通过超声波发生器给超声波主轴或超声波刀柄施加电压或电流，使得其中的超声波振动元件进行高频超声波振动，并带动安装在超声波刀柄或普通刀柄上的刀具进行振动，从而进行加工。但目前的刀具在超声波振动时，其实际振幅并没有得到很好的控制，没有进行检测和闭环控制，因此会导致无法控制刀具超声波振幅在目标范围内，而加工工件时，刀具的超声波振幅是一个非常关键的影响因素，需要保证有良好的超声波振幅，刀具才能很好地加工并达成良好的加工效果和加工质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波加工装置及其控制方法，可确保实现在开始加工前（这里的加工前，可以是整体工艺开始前，也可以是中间的某个工艺开始前），利用检测装置（例如激光传感器或光学摄像头）对刀具的超声波振幅的闭环控制，从而可以将刀具的超声波振幅控制在目标范围内，进而保证超声波加工质量和效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种超声波加工装置，包括超声波主轴、超声波发生器、超声波刀柄以及数控系统，所述数控系统连接超声波发生器和所述超声波主轴，所述超声波发生器连接所述超声波主轴并根据数控系统指令输出第一控制电压或第一控制电流信号到所述超声波主轴，所述超声波刀柄安装在所述超声波主轴上并用于安装刀具；

所述超声波加工装置还包括连接于所述数控系统的检测装置，所述检测装置用于检测所述刀具的实际振幅并将其反馈给所述超声波发生器；

所述超声波发生器还用于将所述刀具的实际超声波振幅与预存的刀具超声波振幅相比较，若不一致，所述超声波发生器则输出第二控制电压或第二控制电流信号到所述超声波主轴，以调整所述刀具的实际超声波振幅，使其与所述预存的刀具超声波振幅相一致。

进一步的，所述超声波刀柄包括超声波振动元件，所述超声波振动元件用于带动所述刀具进行超声波振动。

进一步的，所述超声波主轴包括无线发射装置，所述超声波刀柄包括无线接收装置，所述无线发射装置与所述无线接收装置配合并实现超声无线电能传输，所述无线电能用于使得安装在所述超声波刀柄上的所述刀具进行振动。

进一步的，所述超声波主轴包括能量传输装置，所述能量传输装置用于将所述超声波发生器的电能通过有线直连方式传输到所述超声波振动元件，所述能量传输装置通过有线直连方式与所述超声波发生器连接。

进一步的，所述超声波发生器还用于将所述刀具的实际超声波振幅与预存的刀具超声波振幅相比较，若一致，所述超声波发生器则控制输出振幅调整完毕的信号到所述数控系统，所述数控系统接收所述振幅调整完毕的信号后，向所述超声波主轴发出启动旋转指令。

进一步的，所述检测装置包括传感器，其用于检测刀具的实际超声波振幅。

进一步的，所述检测装置包括视觉测振组件，所述视觉测振组件包括设置在摄像头前方的摄像头开闭防护机构，所述摄像头开闭防护机构可接收所述数控系统的指令进行开闭。

进一步的，其特征在于，超声波主轴包括无线发射装置和无线接收装置，超声波刀柄和超声波主轴有线直连实现电能传输。