[发明专利]新型弯-扭复合振动超声切削方法及装置

摘要

本发明公开了一种新型弯‑扭复合振动超声切削方法及装置，其所述变幅器设置一个小端和两个个大端，其中，第一、第二大端沿变幅器径向分布且互相垂直，所述两个大端上分别设置一组反射端、压电陶瓷片和铜电极；所述小端作为发射端，并且在其外端部中心设置刀具。本发明两组陶瓷片分别在超声波发生器高频电信号的激励下产生互相垂直的纵向振动，经变幅器特殊结构将第一、第二大端处两组纵向振动力F₁、F₂复合，其中水平方向的力F_1X、F_2X大小相等方向相反相互抵消，竖直方向的振动方向相同复合得到力F_Y产生弯曲振动。当振动沿变幅器主体的水平方向传播时，在螺旋槽的模态转换作用下产生扭振。最终在输出端得到弯‑扭复合振动。

主权项

1.一种新型弯‑扭复合振动超声切削方法，包括以下步骤：a、将变幅器设计为一个小端和两个大端，其中，第一大端和第二大端沿变幅器径向分布且互相垂直，在第一、第二大端上分别设置一组反射端、压电陶瓷片和铜电极；b、将所述小端作为发射端，并且在其外端部中心设置刀具，两组陶瓷片分别在超声波发生器高频电信号的激励下产生互相垂直的纵向振动，经变幅器特殊结构将第一大端和第二大端处两组振动复合，其中水平方向大小相等方向相反的振动相互抵消，竖直方向的振动叠加，在输出端得到弯曲振动；c、变幅器前端锥体表面开有螺旋槽或斜槽，当振动沿变幅器主体的水平方向传播时，靠近中心的部分振动模态不变，沿表面传播的部分在遇到螺旋槽或斜槽时，振动产生的惯性力F被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，纵向力保持振动模态不变，而剪切作用力将驱使变幅器产生扭转振动；d、设置一个框架，在框架上设置两个侧板，在每个侧板上分别设置一个肋板，将两个大端分别固定在两个肋板上；e、根据加工要求不同，分别控制两组输入压电陶瓷片的激励信号，从而控制以扭振或者弯‑扭复合振动状态工作。