[发明专利]孔式模态叠加纵-扭复合超声振动加工方法及装置

摘要

本发明公开了一种孔式模态叠加纵‑扭复合超声振动加工方法及装置，其变幅器是阶梯型变幅杆与锥形变幅杆结合而成的圆锥过渡阶梯型复合变幅器，结构尺寸满足“四分之一波长”设计要求，所述变幅器的圆柱过渡段上开设第一系列螺旋孔，所述变幅器的发射端开设第二系列螺旋孔，利用连接螺栓将所述反射端、压电陶瓷片、铜电极及变幅器连接在一起，所述变幅器产生的纵向振动经所述第一系列螺旋孔后，转换为频率相同且有一定相位差的纵‑扭复合振动，该纵‑扭复合振动经所述第二系列螺旋孔后，在刀具的径向实现模态叠加式的纵‑扭复合振动的输出，这不仅可提供稳定、可控的振动，且有效提高超声加工系统的扭转振动分量。

主权项

1.一种孔式模态叠加纵‑扭复合超声振动加工方法，包括以下步骤：a、将变幅器设计为阶梯型变幅杆与锥形变幅杆结合而成的圆锥过渡阶梯型复合变幅器，其结构尺寸满足“四分之一波长”设计要求；b、在变幅器的圆柱过渡段上开设第一系列螺旋孔，同时在变幅器的发射端开设第二系列螺旋孔，在第一系列螺旋孔以及第二系列螺旋孔之间的圆锥过渡面上设置法兰盘；c、在变幅器开有中心通孔且大端处开设内螺纹孔，利用连接螺栓将反射端、压电陶瓷片、铜电极及变幅器连接在一起；d、换能器产生的纵向振动在变幅器中纵向惯性力F，而纵向惯性力F在遇到螺旋孔时，纵向惯性力F将分解成两部分：纵向作用力分量FL及剪切作用力分量FT，其中纵向作用力分量FL沿着变幅杆轴线方向；而剪切作用力分量FT，在截面上任一点的剪切作用力分量FT垂直于变幅杆半径的方向，由剪切作用力分量产生的总力矩是所有剪切作用力在整个截面上扭矩的积分，从而实现模态转换，由原本的纵振转换为纵‑扭复合振动；e、变幅器产生的纵向振动经第一系列螺旋孔后，转换为频率相同且有一定相位差的纵‑扭复合振动，该纵‑扭复合振动经第二系列螺旋孔后，在刀具的径向实现模态叠加式的纵‑扭复合振动的输出。