[发明专利]超声波加工装置及其振动单元

说明书

本发明公开了一种超声波加工装置及其振动单元，超声波加工装置包括：一固定座，一可转动地安装在该固定座中的旋转轴，以及一安装于该旋转轴且随其一起旋转的振动单元。其中该振动单元包括多片压电片和具有至少一第一导电片及至少一第二导电片的一导电片组，该导电片组用以将这些压电片形成一并联组态，且这些压电片邻接一迫紧件，另将一结合件穿过该迫紧件及这些压电片并接装于振幅杆；其中各该压电片的前后相向面相对设有一对开槽，使得这些压电片在一高频电压作用下，于轴向形成高频振动的同时另利用这些开槽的存在所造成形变以产生径向偏摆振动。

技术领域

本发明属于超声波器件技术领域，涉及一种超声波加工装置，尤指一种具有轴向高频振动和径向偏摆振动的超声波加工装置。同时本发明还涉及一种用于超声波加工机或超声波加工装置且能提供高频振动和径向偏摆振动的振动单元。

背景技术

超声波加工机主轴主要是利用压电片的高频振动，使得装设于主轴刀具能产生高频振荡，让刀具能有效地降低切削阻力，以便将待加工工件表面的微粒一一分离。当待加工工件为又硬又脆的材料，例如玻璃、陶瓷、二氧化锆等时，若能以超声波加工机来进行加工，不但可使加工所产生的碎屑变得更为细薄，同时能延长刀具使用寿命。

再者，当超声波加工机主轴进行高频振荡加工时，刀具因振动源的加入，所以刀具与待加工工件接触时，刀具除了主轴旋转外又增加了轴向高频振动，使得刀具在双重运动下，促进了待加工工件的材料切除。因此，超声波加工机具有减轻加工阻力、提高加工效率、改善待加工工件的加工面粗糙度、刀具本身因振动而不沾黏切削残屑，延长刀具使用寿命的优点，所以目前超声波加工机主轴已广泛地被产业界所采用。

有鉴于非超声波加工机无法提供超声波加工的功能，因此本领域技术人员即研发出具有超声波高频振动的超声波刀把，例如中国台湾发明专利公开第TW 1415691B号专利案，该案公开一种超声波加工装置(又称超声波刀把)，该超声波加工装置包括：一固定单元，该固定单元包括一中空轴座，及至少一安装在该轴座内且能接电导通的碳刷；一旋转单元，其可转动地安装在该固定单元中，并包括可旋转地安装在该轴座内且中空的一套筒；以及一振动单元，其安装于该旋转单元并且随其一起旋转，包括安装在该套筒内且中空的一底座、安装在该底座内的一超声波头，以及安装在该底座上且电连接该碳刷的一导电环，该超声波头具有一大径段，以及由该大径段往下缩束延伸的一小径段，该导电环是对应位于该小径段外围且转动接触于该碳刷，以便将该碳刷输出的电流引导至该超声波头，而令该超声波头产生振动。

为能提供该超声波加工装置的工作电源，因此该超声波加工装置还包括固定安装在该固定单元的一接线单元，该接线单元具有一第一接线座、固定安装于该固定单元且对应位在该第一接线座下方的一第二接线座、安装于该第一接线座底部的一第一电极、用于电连接该第一电极与一电源的的一电线，以及安装于该第二接线座顶部且电连接该碳刷的一导线的一第二电极。

实际上，该第一接线座是固定安装于该加工机主轴，以便该超声波加工装置接装于该加工机主轴时，将该第二接线座的第二电极插接于该第一接线座第一电极，以形成电连接。因此，该超声波加工装置的第一接线座固定安装于该加工机主轴的工序，是为了将该加工机主轴内的电源供给该第二接线座，此举涉及该加工机主轴必须进行改装，以及电源的配线，徒增改装及配线的费用。再者，利用碳刷与电连接高速旋转的导电环设计，又容易加速磨损该碳刷，不但会影响导电合格率，更会造成碳刷的使用寿命大幅降低，并非一有效的解决方案。此外，现有的超声波加工机或超声波加工装置均无法提供径向偏摆振动功能，因此无法一次完成轴向及径向切削的功能，而亟待改善。

因此，如何提供超声波加工机或超声波加工装置具有轴向高频振动和径向偏摆振动，乃本领域技术人员亟待克服的难题。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种超声波加工装置，其具有轴向高频振动和径向偏摆振动功能，因此能够一次完成轴向及径向切削的功能，以免除额外的径向切削工序。