[发明专利]一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆

说明书

本发明公开了一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆，包括弹性框架(1)，所述弹性框架(1)整体呈“工”字形，“工”字中间竖边的两侧分别设有第一伸缩驱动器(4)和第二伸缩驱动器(5)，第一伸缩驱动器(4)和第二伸缩驱动器(5)形变方向上的两端均分别抵住“工”字上下两条横边的内侧，“工”字底部横边的外侧中部连接有刀柄(2)，所述刀柄(2)端部连接有刀头(3)；所述第一伸缩驱动器(4)和所述第二伸缩驱动器(5)交替进行伸缩动作使刀头(3)朝相反方向产生振动。本发明很好地兼顾了振动刀杆的使用能耗与刀头的切割振幅，在同等能耗下，切割振幅可比常规振动刀杆大，同时，刀头的使用寿命长，抗阻尼性能好。

技术领域

本发明涉及一种振动刀杆，特别是一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆。

背景技术

芳纶纸蜂窝材料在航空航天领域已有广泛的应用，不同密度的芳纶纸蜂窝由于蜂窝壁厚度和力学性能的不同，在可加工性上也存在很大的差异，芳纶纸蜂窝材料的加工一般采用高速铣削的加工方式。目前可采用的工具有基于压电陶瓷材料伸缩驱动的振动刀杆、基于超磁致材料伸缩驱动的振动刀杆等，无论采用哪种驱动形式的刀杆，在加工过程中，刀头的振动普遍是以刀头静止状态下刀柄所在的中轴线为振动起点，向中轴线的一侧摆动，随后回复到中轴线附近，虽然根据惯性可能会摆动到中轴线的另一侧，但朝另一侧的摆动无驱动力，即使摆动到另一侧摆动距离普遍也不大，也即刀头的振动不是以中轴线为起始位置向两侧等距离摆动，其摆动是非对称式的，存在的问题其一是刀头的摆动幅度较小，抗阻尼性能也较为一般，为了达到更大的摆幅振动刀杆需要增加的能耗是巨大的；其二是刀头与芳纶纸蜂窝材料的接触部位始终位于刀头的单侧，加工过程中，刀头并非均匀磨损，刀头最终的使用寿命会较短。因此，亟需研发一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆去解决以上存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆。本发明很好地兼顾了振动刀杆的使用能耗与刀头的切割振幅，在同等能耗下，切割振幅可比常规振动刀杆大，同时，刀头的使用寿命长，抗阻尼性能好。

本发明的技术方案：一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆，包括弹性框架，所述弹性框架整体呈“工”字形，“工”字中间竖边的两侧分别设有第一伸缩驱动器和第二伸缩驱动器，第一伸缩驱动器和第二伸缩驱动器形变方向上的两端均分别抵住“工”字上下两条横边的内侧，“工”字底部横边的外侧中部连接有刀柄，所述刀柄端部连接有刀头；所述第一伸缩驱动器和所述第二伸缩驱动器交替进行伸缩动作使刀头朝相反方向产生振动。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明通过对弹性框架形状的设计，使得在弹性框架上可以安装两个伸缩驱动器，这两个伸缩驱动器是交替作用在弹性框架上，均能通过伸缩运动作用于弹性框架“工”字上下两条横边的内侧，从而带动刀柄的振动，最终能使刀头朝相反方向产生振动，相比于现有常规的振动刀杆，本发明两个伸缩驱动器能实现相互配合去输出驱动，在同等能耗下，本发明刀头的切割振幅更大，抗阻尼性能更好，得益于更大的振幅，本发明的加工效率可以做到更高；另外，本发明的刀头能向刀柄中轴线的两侧摆动，刀头的两侧能均匀受力，刀头与切割材料接触时的磨损也更加均匀，使用寿命可以更长。

前述的一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆中，所述第一伸缩驱动器为超磁致伸缩驱动器，包括超磁致伸缩材料，第二伸缩驱动器为压电伸缩驱动器，包括压电伸缩材料，超磁致伸缩驱动器和压电伸缩驱动器由同一个谐振电路驱动，超磁致伸缩驱动器的超磁致伸缩材料替代谐振电路中的电感元件使用，压电伸缩驱动器的压电伸缩材料替代谐振电路中的电容元件使用。

前述的一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆中，所述刀柄垂直于弹性框架“工”字底部横边设置，所述超磁致伸缩驱动器和所述压电伸缩驱动器分别位于刀柄延长线的两侧。

前述的一种基于多种伸缩复合驱动的振动刀杆中，所述超磁致伸缩驱动器和所述压电伸缩驱动器各自作用在弹性框架“工”字底部横边上的位置关于刀柄相对称。