[发明专利]一种可切换振动模态的超声装置及方法

说明书

本发明公开了一种可切换振动模态的超声装置及方法，该装置包括空心轴、超声电机、限位外壳、电磁铁、运动头、振动源和工具头，通过超声电机与磁致伸缩材料的结构设计以及不同功能的驱动线圈组合而成，从而使得装置能够在不跟换组件的情况下，产生可切换模态的超声波，即纵向振动、扭转振动和纵扭振动三种不同振动模态。装置运行过程中，在不需要再更换部件的情况下激发不同振动模态，满足了不同振动形式的加工需求，同时操作更加方便快捷，而且装置的整体设计结构保证了装置能够高效安全运行。

技术领域

本发明涉及超声技术领域，尤其涉及到一种可切换振动模态的超声装置及方法。

背景技术

目前，通过超声振动装置多采用单一振动模式，无法完成对工具头的运动控制，在制造业飞速发展，需求的加工技术愈加复杂的情况下，急需发明一种可切换振动模态的超声方法及装置。

公开号为CN 104502443A的发明专利提供了一种基于正交环绕线圈的圆周阵列式磁致伸缩传感器，其仅能产生固定振动形式的超声波，即扭转振动，无法满足在不更换组件的情况下切换多种振动状态的要求，更无法对工具头进行运动控制。

公开号为CN106733571B的发明专利公开了一种单激励纵弯复合振动超声换能器，其产生的超声波为复合振动超声，但其振动模态无法独立切换，也无法使工具头完成运动。

公开号为CN109589506A的发明专利公开了一种可切换振动模态的超声针灸换能器，虽然可以完成超声模态的切换，但换能器无法对工具头进行运动控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种可切换振动模态的超声方法及装置：该装置是通过超声电机与磁致伸缩材料的结构设计以及不同功能的驱动线圈组合而成，从而使得装置能够在不跟换组件的情况下，产生可切换模态的超声波，即纵向振动、扭转振动和纵扭振动三种不同振动模态。装置运行过程中，在不需要再更换部件的情况下激发不同振动模态，满足了不同振动形式的加工需求，同时操作更加方便快捷，而且装置的整体设计结构保证了装置能够高效安全运行。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种可切换振动模态的超声装置，包括空心轴、超声电机和限位外壳；所述超声电机包括超声电机外壳和超声电机转子；所述空心轴的外壳与超声电机转子过盈配合，所述限位外壳焊接在超声电机外壳上，且限位外壳套装在外壳外侧；所述限位外壳与超声电机外壳之间设置有条形弹簧螺纹滑块和运动头；所述条形弹簧螺纹滑块和运动头前后相对设置；所述外壳内侧壁上安装有电磁铁；当电磁铁通电时，所述条形弹簧螺纹滑块上的螺纹可与外壳上的外壳螺纹螺纹连接，同时，条形弹簧螺纹滑块可沿限位外壳内侧壁轴向滑动，条形弹簧螺纹滑块可推动运动头沿外壳外侧壁滑动，运动头上设置有工具头。

进一步的，所述空心轴包括外壳，外壳的外侧壁上开设有外壳螺纹，外壳内侧壁上开设有夹层，夹层内设置有隔热环；所述空心轴的端部为实心结构，实心结构上开设有预留槽，预留槽内开设有凹槽。

进一步的，所述运动头内部设置有振动源，振动源上固定有饼状弹簧卡扣；所述预留槽内设置有饼状电磁铁；当饼状电磁铁通电时，在磁力的作用下，饼状弹簧卡扣与饼状电磁铁贴合，从而带动振动源和运动头旋转，工具头旋转运动。

进一步的，所述运动头包括永磁体、工具头槽和平面轴承；所述运动头为圆筒形，圆筒形的一端依次设置平面轴承和永磁体，圆筒形的底部设置有工具头槽，工具头槽内设置有工具头。

进一步的，所述振动源包括纵向振动线圈、偏执磁铁、扭转振动线圈、传导填充物和振动源外壳；所述振动源外壳内依次设置有纵向振动线圈、偏执磁铁、扭转振动线圈和传导填充物。

进一步的，所述振动源中心穿过工具头槽。

进一步的，所述饼状弹簧卡扣包括饼状底座、传动板和卡扣弹簧；所述饼状底座上开设有凹槽，凹槽内设置有卡扣弹簧的一端，卡扣弹簧的另一端设置在传动板上。