[实用新型]超声波冲击钻

说明书

技术领域

本实用新型涉及冲击钻，尤其是一种超声波冲击钻。

背景技术

冲击钻是常用的一种钻孔工具。然而，现有的冲击钻存在以下缺陷：一是在对脆性材料进行钻孔时，会产生破碎、脱落现象；二是噪声很大。这是一直困扰着人们的冲击钻钻孔难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种超声波冲击钻，对脆性材料进行钻孔时不会产生破碎、脱落现象，且钻孔声音很小，没有噪声污染。

为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：

本实用新型一种超声波冲击钻，包括钻体，钻头，在所述钻体内还设有超声发生器和换能器，所述超声发生器和换能器通过电缆线电连接；所述换能器和钻头之间设置有变幅杆，该变幅杆的大端与换能器固定连接，小端与钻头的钻杆端部连接。

所述换能器为压电效应换能器,且构成该压电效应换能器的晶体片的厚度为超声波波长的四分之一。

所述换能器为磁致伸缩换能器。

所述变幅杆小端纵截面与大端纵截面面积之比为1:6-1:10。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：由于采用了超声波作为动力，推动钻头以极高的速度冲击脆性材料，冲击时，超声发生器产生每秒钟振动次数多达16000次以上的高频交流电，换能器上产生与通电电流相同频率的机械振动，驱动钻头作超声振动与冲击，脆性材料在高频率的冲击力作用下够产生很好的破碎效果，不会产生破碎、脱落现象；且由于采用了换能器并经变幅杆产生机械振动，不存在现有冲击钻机械传动部件之间的传动撞击，钻孔声音很小，没有噪声污染。取得了意想不到的对脆性材料的冲击钻孔效果。

进一步的有益效果是：所述变幅杆小端纵截面与大端纵截面面积之比为  时，所述变幅杆小端的振幅为0.05至0.1毫米，能够产生最佳的对脆性材料的冲击钻孔效果：即不会产生破碎、脱落现象。

本实用新型结构简单，成本低，工作效率高。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种超声波冲击钻，包括钻体，钻头5，在所述钻体内还设有超声发生器1和换能器3，所述换能器3为压电效应换能器,且构成该压电效应换能器的晶体片的厚度为超声波波长的四分之一；所述超声发生器1和换能器3通过电缆线2电连接；所述换能器3和钻头5之间设置有变幅杆4，该变幅杆4的大端与换能器3固定连接，小端与钻头5的钻杆端部连接，且该变幅杆4小端纵截面与大端纵截面面积之比为1:8。本实用新型还设有用于调节超声波发生器1的控制装置。

超声发生器1的作用是将工频交流电转变为有一定功率输出的超声波振荡，以提供振动棒作往复振动所需的能量。其基本要求是：输出功率和频率在一定范围内连续可调，工作可靠。

换能器3的作用是将高频电振荡转换成机械振动。目前可采用压电效应和磁致伸缩效应两种方法。其中：（1）压电效应换能器：石英晶体、钛酸钡（BaTiO₃）以及锆钛酸铅（ZrPbTiO₃）等物质在它们的两介面上加以一定电压，则将产生一定的机械变形，这一现象称为“压电效应”。如果两面加上每秒16000次以上的交变电压，则该物质产生高频的伸缩变形，使周围的介质作超声振动。为了获得最大的超声波强度，应使晶体管处于共振状态，当晶体片厚度为超声波长的四分之一时，产生的振动最为理想。（2）磁致伸缩换能器：铁、钴、镍及其合金与铁氧化体等材料，其长度能随着所处磁场的强度或伸或缩的现象称为磁致伸缩效应。磁致伸缩换能器又可分为金属的和铁氧体的两类。金属换能器机械强度高、单位面积幅射功率大，工作性能稳定，电声效率较低（30％~40％）。可用于大、中功率振捣器。由于温度升高时磁致伸缩效应减弱，需采用强制水冷。铁氧体磁致伸缩换能器的电声效率较高（＞80％），但机械强度低，单位面积幅射功率小，可用于小功率超声振捣器，可采用强制风冷或自然冷却。

变幅杆4的作用是将换能器获得的超声振动的振幅加以放大，以得到超声振捣所需要的振幅。变幅杆4能放大振幅，是因为其是一根变截面杆，如图1所示。通过此杆每一截面的振动能量是不变的（不计传播消耗），截面小的地方能量密度大。表征变幅杆性能的主要参数有：共振频率，位移振幅放大倍数、形状因素、输入阻抗随频率和负载变化特性等。主要要求位移振幅放大倍数要大，输入阻抗随频率和负载的变化要小。变幅杆的材料要求声阻小、疲劳强度高。常用45、65Mn、40Cr等。