[实用新型]低损耗超声加工换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及换能器技术领域，特别涉及一种低损耗超声加工换能器。

背景技术

当前一些特殊材料应用越来越广泛，比如玻璃、蓝宝石、碳化硅、复合材料等。这些材料由于机械特性很硬脆，导致采用传统的加工工艺无法满足这些材料的加工精度的要求。当前行业采用了超声能量辅助的方式，结合现有机床的高速旋转，用于这类硬脆材料的可加工性、加工精度、以及提高加工刀具的寿命。在超声辅助加工中，超声能是加工工艺最为关键的参数，其起到激发材料原子能，降低切削力等作用。换能器(Transducer)是超声加工中提供超声能量的核心执行机构，其工作原理为利用压电逆效应将频率电信号转换为高频超声振动，并将超声能传输到加工材料。换能器作为超声能量传递的载体，其工作性能直接影响加工材料的表面精度、加工效率、刀具寿命。为保证材料的加工精度与效率，需要精确控制换能器的超声能量传递与振动模式。

此外，在机床主轴上增加超声波模块，如果换能器的振动特性不得到有效的控制，将会影响到机床的主轴，尤其会影响到主轴的轴承，将对主轴的旋转特性与寿命产生负面作用。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，能确保了超声振动能量有效地向磨头工具传递，有效提升加工效果且使用寿命长的低损耗超声加工换能器。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：一种低损耗超声加工换能器，其包括后盖板、PZT晶片、前盖板和变幅杆，所述变幅杆的前端呈逐渐缩小状，且端面设有用来安装磨头工具的装配孔，该变幅杆的尾端外侧面径向凸起形成一安装联接部，该安装联接部朝向所述装配孔的一端面下部设有下凹槽，另一端面上部设有上凹槽，即整体呈Z字形结构，所述后盖板、PZT晶片和前盖板依次叠置，并通过连接部件设置在所述变幅杆的尾端。

作为本实用新型的进一步改进，所述后盖板、PZT晶片、前盖板和变幅杆均同心于基准轴心。减少非轴向振动的影响，以确保作单一的轴向运动，不仅大大提高超声能量传递效率，保证加工质量，且能提升主轴的旋转特性和延长其使用寿命。

作为本实用新型的进一步改进，所述后盖板的长度为2～6mm。所述PZT晶片的长度为1～5mm。所述变幅杆的长度为20～50mm，所述前盖板长度为10～12mm。结构设计合理，配合效果好。

作为本实用新型的进一步改进，所述后盖板、PZT晶片、前盖板和变幅杆的外表面为粗糙面，能有效减少超声能量的损耗与寄生模态的生成。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的结构设计巧妙、合理，安装联接部的横截面轮廓呈Z字形，能较好地与机器外部相结合，且结合效果好，有效地避免了超声能量向外扩散，确保了超声能量有效传递到被加工材料，从而保证超声能量的传递路径，不仅大大提升超声能量传递效率，而且又能保证机床主轴的旋转性能，进而保证加工效果，另外，本实用新型的整体结构简单、紧凑，工作稳定性好，使用寿命长，易于广泛推广使用，可以对蓝宝石、铁氧体、氧化锆等硬脆材料进行有效的加工。

下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图一。

图2是本实用新型的立体结构示意图二。

图3是本实用新型中变幅杆的剖视结构示意图。

具体实施方式

实施例：见图1、图2和图3，本实用新型提供的一种低损耗超声加工换能器，其包括后盖板1、PZT晶片2、前盖板3和变幅杆4，所述变幅杆4的前端呈逐渐缩小状，且端面设有用来安装磨头工具5的装配孔，该变幅杆4的尾端外侧面径向凸起形成一安装联接部41，参见图3，该安装联接部41朝向所述装配孔的一端面下部设有下凹槽42，另一端面上部设有上凹槽43，即整体呈Z字形结构，所述后盖板1、PZT晶片2和前盖板3依次叠置，并通过连接部件6设置在所述变幅杆4的尾端。具体的，所述连接部件6为螺钉，该螺钉包括头部61和与该头部61相连接的杆部62，该杆部62依次贯穿所述后盖板1、PZT晶片2和前盖，并旋入所述变幅杆4的尾端面。其中前盖与所述变幅杆4的尾端面相贴合。