[发明专利]一种变参数三维超声振动加工装置及加工方法

权利要求书

1.一种变参数三维超声振动加工装置，其特征在于，包括：

机床壳体，其包括第一竖直壁和第一水平壁，并且所述第一竖直壁和所述第一水平壁垂直连接；

超声振动装置，其设置在所述第一水平壁上；

支撑座，其包括第二竖直壁和第二水平壁，并且所述第二竖直壁和所述第二水平壁垂直连接；

其中，所述第二竖直壁固定连接在所述第一水平壁上；

主轴，其可旋转的支撑在所述第一竖直壁上，且一端放置工件；

一维振动杆，其可旋转的支撑在所述第二水平壁上；

二维振动杆，其一端可旋转地垂直穿过所述第二竖直壁，且其上开设有多个贯穿所述二维振动杆的斜槽；

工具头，其固定在所述二维振动杆的一端；

其中，所述二维振动杆与所述一维振动杆垂直连接，所述主轴和所述二维振动杆同轴转动，所述工具头对所述工件进行匹配加工。

2.根据权利要求1所述的变参数三维超声振动加工装置，其特征在于，所述一维振动杆包括：

一维变幅杆，其一端开设有第一螺纹孔，用于与所述二维振动杆连接；

第一换能器，其通过第一预紧螺栓与所述一维变幅杆的另一端连接。

3.根据权利要求2所述的变参数三维超声振动加工装置，其特征在于，所述二维振动杆包括：

二维变幅杆，其一端开设有第一通孔，另一端通过第二预紧螺栓与第二换能器连接，所述二维变幅杆中部开设有多个上下贯穿所述二维变幅杆的斜槽；

其中，第一螺栓自下而上的依次穿过所述第一通孔和所述第一螺纹孔，将所述二维变幅杆和所述一维变幅杆垂直连接。

4.根据权利要求3所述的变参数三维超声振动加工装置，其特征在于，所述第一换能器和所述第二换能器为压电换能器。

5.根据权利要求3所述的变参数三维超声振动加工装置，其特征在于，所述斜槽与所述二维变幅杆的之间轴向夹角为锐角。

6.根据权利要求5所述的变参数三维超声振动加工装置，其特征在于，所述夹角大于25°，小于50°。

7.根据权利要求3所述的变参数三维超声振动加工装置，其特征在于，所述一维变幅杆的位移激励幅值曲线为F(t)＝0.01sin125600t，所述二维变幅杆的位移激励幅值曲线为F(t)＝0.01cos125600t。

8.一种变参数三维超声振动加工方法，其特征在于，使用权利要求1-7任意一项所述的变参数三维超声振动加工装置，其特征在于，包括：

步骤一、安装设备，并将待加工的工件固定在工具头上，工件、工具头以及超声振动装置之间形成防电回路；

步骤二、根据待加工工件的属性，设置加工参数，进行工件加工；

步骤三、改变一维振动杆和二维振动杆的输入信号的振幅和相位差，使工具头得到不同参数的空间振动轨迹，从而适应不同工件的加工需求。

9.根据权利要求8所述的变参数三维超声振动加工方法，其特征在于，所述步骤三中，待加工工件在X、Y、Z三个方向的合成规律为：

其中，ω₁为X、Y、Z三个方向的振动频率，A₁、A₂、A₃分别为X、Y、Z三个方向的振幅，α₁、α₂、α₃分别为X、Y、Z三个方向的相位差。

10.根据权利要求9所述的变参数三维超声振动加工方法，其特征在于，在所述步骤三种，还包括保持超声振动装置参数不变，对加工中的工件进行冷却措施。