[实用新型]一种超声振动加工装置及系统

说明书

本实用新型公开了一种超声振动加工装置，包括纵扭换能器、变幅杆、连接螺柱和刀具，所述纵扭换能器的前端和所述变幅杆的后端通过所述连接螺柱同轴连接，在所述变幅杆的中部设有法兰，所述纵扭换能器上第一位置处的外圆周面上和/或所述变幅杆上第二位置处的外圆周面上设有多条螺旋槽，其中所述纵扭换能器的所述第一位置靠近所述变幅杆的一侧，所述变幅杆的所述第二位置位于所述法兰的后侧。本实用新型还公开了一种纵‑扭复合模态超声振动加工系统，包括刀柄和上述的纵扭复合模态超声振动加工装置。本实用新型设计合理、减小占用空间、缩短制造周期、降低成本，实现较高的扭转分量占比，有效提高超声加工效率。

技术领域

本实用新型涉及超声波加工技术领域，尤其涉及一种超声振动加工装置及系统。

背景技术

近年来，随着现代新型材料的兴起，新型硬脆复合材料在机加工行业所占的比例越来越大，同时人们对硬脆材料零件的加工质量的要求越来越高。纵-扭超声加工技术被认为是在加工硬脆复合材料的有效方法之一，纵-扭超声加工技术是在基于刀具的自身运动上，叠加纵扭复合超声振动。在此模式下，硬脆材料的被加工表面、铣削稳定性及刀具使用寿命得到大幅度改善。

目前实现纵扭复合超声振动的方式有两种，一是将压电陶瓷沿切向极化，但是在技术上很难实现，工艺复杂、成本昂贵；二是通过在实心变幅杆外壁开斜槽螺旋槽的方式实现扭转振动，存在扭转分量占比低等缺点，阻碍了纵-扭超声加工技术的在加工应用与推广。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

为了克服现有的纵扭复合技术的不足，本实用新型提出一种设计合理、减小占用空间、缩短制造周期、降低成本，实现较高的扭转分量占比，有效提高超声加工效率的纵-扭复合超声振动加工装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种超声振动加工装置，包括纵扭换能器、变幅杆、连接螺柱和刀具，所述纵扭换能器的前端和所述变幅杆的后端通过所述连接螺柱同轴连接，在所述变幅杆的中部设有法兰，所述纵扭换能器上第一位置处的外圆周面上和/或所述变幅杆上第二位置处的外圆周面上设有多条螺旋槽，其中所述纵扭换能器的所述第一位置靠近所述变幅杆的一侧，所述变幅杆的所述第二位置位于所述法兰的后侧。

优选地，所述纵扭换能器包括紧固件、后盖板、多个电极片、多个压电陶瓷片和N个前盖板，多个所述电极片和多个所述压电陶瓷片同轴且沿轴向交替排列，所述紧固件穿过所述后盖板、多个所述电极片和多个所述压电陶瓷片之后与所述N个前盖板固定连接，以将多个所述电极片和多个所述压电陶瓷片固定连接在所述后盖板和所述N个前盖板之间，其中N为≥1的自然数。

优选地，所述N个前盖板中的至少一个前盖板的外圆周面上设有螺旋槽。

优选地，所述变幅杆的第三位置处的外圆周面上设有多条螺旋槽，所述变幅杆的所述第三位置位于所述法兰的前侧。

优选地，所述纵扭换能器与所述变幅杆的接触面的直径相同，且所述变幅杆的前端的直径小于所述变幅杆的后端的直径。

优选地，所述纵扭换能器上第一位置处的外圆周面上设有均匀分布的至少两条第一螺旋槽，且各条所述第一螺旋槽与所述纵扭换能器同轴。

优选地，所述变幅杆上第二位置处的外圆周面上设有均匀分布的至少两条第二螺旋槽，且各条所述第二螺旋槽与所述变幅杆同轴。

优选地，所述变幅杆的第三位置处的外圆周面上设有均匀分布的至少两条第三螺旋槽，且各条所述第三螺旋槽与所述变幅杆同轴。