[实用新型]一种基于恒力控制的超声振幅测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及对振幅的测量，尤其是一种基于恒力控制的超声振幅测量装置。

背景技术

超声加工是利用超声振动的工具，在有磨料的液体中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击以及由此产生的气蚀作用去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声振动进行加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声加工既不依赖于材料的导电性、无宏观机械作用力，没有热作用、又可加工高深宽比三维立体结构，零件表面质量及加工精度均较好，决定了超声加工工艺在金属及非金属硬脆材料加工方面具有得天独厚的优势。

超声加工中，在其他条件不变的情况下,增大工具振幅可提高超声加工的速度，但工具端面振幅并非可以无限加大。因此，使工具端面做最大振幅运动就成为提高生产率的一个至关重要的问题。

超声振幅的大小，可以反映声功率输出的大小，而且也反映了发生器、换能器、变幅杆和工具各级联环节频率和电学匹配的效果好坏，对加工过程中材料去除率、表面粗糙度、工具磨损等具有重要影响，因而振幅的测量是超声加工装置研制和使用中的一个重要问题。

目前适合于测量振幅的方法主要有：物理观察法、光学法、电测法等。

物理观察法主要是利用高频振动特性，及视觉滞留效应进行测量，或者用杠杆原理测量振幅；光学法属于非接触法，利用光杠杆原理、读数显微镜、光波干涉原理，激光多普勒效应等进行测量，现代光学测量系统已远超出了过去的那种简单的激光检测仪加信号处理电路的概念，光、机、电与计算机技术的结合，特别是图形图像技术的应用、信号调制技术、调频技术、反馈原理等的应用，使得测量和控制已经成为一个完整的有机体；电测法属于接触法，将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量测试仪器进行测量。再由后续处理模块对测量的结果做进一步的分析和处理的一种方法，是目前广泛应用的方法之一。

物理观察法测振幅，方法简单，但测试时会给工件加上一定的负荷，影响测试结果，只适用于大振幅粗略测量；光学法，不受电磁场干扰,测量精度高,适于对质量小及不易安装传感器的试件作非接触测量。在精密测量和传感器、测振仪标定中用得较多，但设备昂贵，测量成本高；电测法的灵敏度高，频率范围及动态、线性范围宽，便于分析和遥测，测量精度较高，但易受电磁场干扰，影响测量精度，是目前最广泛采用的方法。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种基于恒力控制的超声振幅测量装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于恒力控制的超声振幅测量装置，包括超声振动加工装置、压力传感器、精密微三维运动平台；所述精密微三维运动平台上方设置压力传感器，所述的压力传感器正对着超声振动加工装置；所述的压力传感器通过数据采集系统与计算机相连；所述的精密微三维运动平台通过运动控制系统与计算机相连。

作为本实用新型所述的基于恒力控制的超声振幅测量装置的优选实施方式，所述精密微三维运动平台中X轴、Y轴与Z轴的最小分辨率都不大于0.1微米。

作为本实用新型所述的基于恒力控制的超声振幅测量装置的优选实施方式，所述超声振动加工装置包括立式滑台、超声振动系统、超声电源、夹头、工具头，所述的工具头通过夹头固定在超声振动系统上，超声振动系统固定在主轴上，主轴固定在立式滑台上，所述的立式滑台驱动主轴上下运动，超声电源与超声振动系统相连。

作为本实用新型所述的基于恒力控制的超声振幅测量装置的优选实施方式，所述超声振动加工装置包括立式滑台、主轴、夹头、工具头、超声振动工作台、超声电源，所述的工具头通过夹头固定在主轴上，主轴固定在立式滑台上，所述的立式滑台驱动主轴上下运动，所述的超声电源与超声振动工作台相连，所述的超声振动工作台正对着主轴固定在所述的压力传感器上。

作为本实用新型所述的基于恒力控制的超声振幅测量装置的优选实施方式，所述超声振动加工装置为超声振动加工装置或者微细超声振动加工装置。

使用上述装置实施基于恒力控制的超声振幅测量的方法，包括以下步骤：

（1）根据数据采集系统实时显示的力值设定压力传感器的目标值；

（2）驱动超声振动加工装置靠近压力传感器；

（3）驱动精密微三维运动平台，以设定的速度在Z轴方向趋近超声振动加工系统，通过数据采集系统采集压力传感器端的测量值，当测量值达到目标值时，Z轴自动停止运动，记录Z轴坐标Z1，然后通过运动控制系统使精密微三维运动平台运动到初始位置；