[发明专利]单激励纵扭复合二维超声切削装置

说明书

本发明公开了一种单激励纵扭复合二维超声切削装置，包括超声电源、超声换能器、超声变幅杆、车刀片、支撑夹具、底座、旋转主轴、工件。超声换能器用导线与超声电源相连接并将超声电源产生的超声电信号转化为超声振动，超声换能器将超声振动传递给超声变幅杆，超声变幅杆将一维超声振动转换为二维超声椭圆振动，超声变幅杆运动的波节点设置有法兰盘，法兰盘通过支撑夹具固定于底座，底座下端固定于机床。其优点是结构简单，能够明显提高硬脆材料的加工效率，进一步提高了切削质量，降低了切削力和切削温度。

技术领域

本发明涉及硬脆材料加工技术领域，特别是涉及一种单激励纵扭复合二维超声切削装置。

背景技术

伴随着制造业的发展，硬脆材料的应用领域不断扩大。由于硬脆材料硬度高、脆性大，硬脆材料的加工成为一个难题。近年来，超声辅助加工技术不断发展，为解决硬脆材料的加工提供了新的解决方案。超声辅助加工是在普通切削、铣削、磨削等加工方法的基础上对刀具或工件施加高频振动的加工技术。回转类零件在制造业中占有较大的比例，超声切削作为加工回转类零件的重要加工方法，现有的超声切削方法只能实现单方向的纵向振动或是同时在不同方向施加超声振动，前者加工中有局限性，刀具在切削过程中受到不断变化的拉压应力，易出现崩刃，在零件的加工质量方面并不能取得很大提高；后者通常需要两套超声设备，结构复杂，对两套设备的相位差要求严格，安装精度要求高，调试复杂。而单激励二维切削就有效地减小了切削力，提高了加工精度，结构简单，方便安装和调试。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术的不足，提供了一种单激励纵扭复合二维超声切削装置，将高频超声电信号转换为纵向振动和沿周向的扭转振动，纵向振动和扭转振动复合运动轨迹为二维平面椭圆。

一种单激励纵扭复合二维超声切削装置，包括超声电源、超声换能器、超声变幅杆、车刀片、旋转主轴、支撑夹具、底座、工件，所述超声换能器包括前端盖、压电陶瓷片、电极片、后端盖，所述支撑夹具包括上支撑座、下支撑座、盖板，所述超声换能器与超声电源用导线连接，所述超声电源产生超声电信号通过导线传递给超声换能器，所述超声换能器将超声波电信号转化为超声振动并将超声振动传递给超声变幅杆，所述超声变幅杆将一维超声振动转换为二维超声椭圆振动，所述超声变幅杆运动的波节点设置有法兰盘，法兰盘通过支撑夹具固定于底座，底座下端固定于工作台。

进一步的技术方案中，所述超声电源产生超声电信号。

进一步的技术方案中，所述超声换能器的前端盖通过双头螺柱与所述超声变幅杆固定，且超声换能器的前端盖的直径与超声变幅杆固定端直径一致，超声变幅杆的另一端设置有刀具头。

进一步的技术方案中，所述刀具头设置有菱形槽与螺纹孔，用于将所述车刀片固定于刀具头。

进一步的技术方案中，所述超声变幅杆设置为阶梯状，超声变幅杆的圆柱面设置有矩形螺旋槽。

进一步的技术方案中，所述超声变幅杆的矩形螺旋槽将振动模态进行转化，使传入的纵向振动转化为纵向振动和周向扭转振动，最终复合形成二维超声椭圆振动。

进一步的技术方案中，所述法兰盘设置有半圆形凹槽，与所述支撑夹具的半圆形凹槽相配合。

进一步的技术方案中，所述支撑夹具下底面固定于底座。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.整套装置只需要一套超声波发生器和超声换能器，结构简单，制造方便，制造成本低。

2.该装置通过变幅杆的扭转振动和纵向振动复合而成的二维平面椭圆运动。

3.刀具头与变幅杆一体式设置，降低了超声振动在传递过程中的损耗，提高了振动的传递效率。设置有半圆弧过渡面，增加了刀具头的刚度。设置有菱形槽和螺纹孔，方便车刀片的安装。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；