CN102172574A - 超声换能器调幅器一体件 - Google Patents
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Abstract
一种超生加工技术领域的超声换能器调幅器一体件，包括：顶盖、外壳及固定与其内部的超声换能器、调幅器和定位环，调幅器与外壳的一端连接，外壳的另一端与顶盖通过过盈配合连接，定位环与调幅器紧固连接，超声换能器和调幅器固定密封连接为一体件。本发明可以提高超声振动加工精度和可靠性，克服了传统超声换能器和调幅器装夹刚性差，节点寻找困难和传递过程中能耗较大的难题；对于防尘、装夹、精度和能量传递效率上有很大改进。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种超声加工技术领域的装置，具体是一种超声换能器调幅器一体件。
背景技术
超声波振动系统主要包括发生器、超声换能器、变幅杆、工件，其作用是将由超声波发生器输出的高频电信号转变为机械振动能，并通过变幅杆使工具端面作小振幅的高频振动，以进行超声加工。超声换能器的作用是将高频电振荡转换成机械振动。超声换能器和调幅器是超生加工的重要组成部分，将其做成一体件，可以便于装夹、定位，振动方向更稳定，且减少传递过程中的能量损耗。
超声波加工技术广泛应用于工业清洗，金属焊接，食品切割等领域。超声换能器和调幅器是超声加工设备中重要的组成部分，使用过程中需要将超声换能器和调幅器连接到一起，使得超声换能器输出的机械振动可以通过调幅器进行放大。目前同类的大部分产品都是将超声换能器和调幅器分别加工，然后将其用螺孔在外部进行连接，由于外部连接会导致连接不可靠，可能使得连接处变形，而影响振动波传递的正确方向，使加工受到影响；且外部连接亦会使得能量在传递过程中损耗较大，造成效率较低；且超声换能器的输出位移随着夹持位置变化，只有夹持在超声换能器节点位置时，其输出位移才会最大，分开件的节点难寻找。无法保证足够的精度，直接影响超声加工质量。此外，传统超声换能器和调幅器需要分别连接，在实际使用过程中操作繁琐，需要多次螺栓连接，使得装夹、操作很不方便。
由于分别装夹时超声换能器和调幅器直接受到外力作用，连接刚性可靠度差，同轴度难以保证，在加工真的过程中容易产生出现偏差，直接影响超声振动的传播方向，进而影响加工效果。
经过对现有技术的检索发现，段忠福等人在《细长轴超声波辅助振动车削试验研究》中提出的超声振动系统中超声换能器和调幅器是分体式的，但该技术中的超声换能器在装夹拆卸、使用维护、精度和能量传递效率上有不足之处。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种超声换能器调幅器一体件，其超声换能器和调幅器直接连接成一体，然后再装入有均匀散热孔的外壳中，便于安装和拆卸、容易寻找节点、稳定性好且传递效益高，可以提高超声振动加工精度和可靠性，克服了传统超声换能器和调幅器装夹刚性差，节点寻找困难和传递过程中能耗较大的难题。其新颖之处在于，将传统的超声换能器和调幅器做成一体件，对于防尘、装夹、精度和能量传递效率上有很大改进。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：顶盖、外壳及固定与其内部的超声换能器、调幅器和定位环，其中：调幅器与外壳的一端连接，外壳的另一端与顶盖通过过盈配合连接，定位环与调幅器紧固连接，超声换能器和调幅器固定密封连接为一体件。
所述的外壳上有两圈均布的散热孔，便于散热。
所述的超声换能器上设有指头螺栓以固定密封连接调幅器，该指头螺栓为沿超声换能器环向设置并与超声换能器的中轴对齐，使得超声振动传递方向稳定，可靠性高，传递效率高。
本发明将分离式的超声换能器和调幅器做成一体件，缩短了超声换能器和调幅器安装夹持的操作时间，解决了传统超声换能器和调幅器同轴度可靠性差，外部连接可能导致的连接变形等问题。超声换能器和调幅器连接体装于外壳内，使得其连接刚性更好，对中性好，超声振动传递方向更加稳定。改善了超声换能器和调幅器的工作环境，减少了传递过程中能量的损耗，提高效率。
本发明可以适用不同类型的超声换能器和调幅器，克服了传统方法安装麻烦的缺点，经过一次装夹定位后即可方便使用，操作简单。通过外壳装夹，改善了超声换能器和调幅器的工作环境，超声振动传递，可靠性更好。
附图说明
图1本发明结构示意图。
图2本发明爆炸示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例包括：顶盖1、外壳2及固定与其内部的超声换能器3、调幅器4和定位环5，其中：定位环5与调幅器4紧固连接，超声换能器3和调幅器4固定密封连接为一体件，调幅器4与外壳2的一端连接，外壳2的另一端与顶盖1通过过盈配合连接。
所述的外壳2上有两圈均布的散热孔6，便于散热。
所述的超声换能器3上设有指头螺栓7以固定密封连接调幅器4，该指头螺栓7为沿超声换能器环向设置并与超声换能器3的中轴对齐，使得超声振动传递方向稳定，可靠性高，传递效率高。
所述的调幅器4上设有配合定位环5。
本实施例在装配过程中，先将定位环和调幅器连接成一体，然后用指头螺栓将调幅器和超声换能器连接固定，在整体套入外壳中，定位环端用六个螺钉与外壳连接固定，另一端顶盖与外壳通过过盈配合连接。至此，超声换能器和调幅器一体件组合完毕，然后整体装夹在夹具上就可以使用了。
通过将大小一致的超声换能器和现有技术，如调幅器按照段忠福等人在《细长轴超声波辅助振动车削试验研究》中分开的方式与本装置分别做试验，试验结果显示：
不加带任何负载的情况下，将传统的“超声换能器&调幅器分体式”和本装置分别连接在相同功率的超声波发生器上，测试5组对比数据之后，本装置的超声组合体平均损耗15.54W，分体式平均损耗40.66W，以此可以看出超声换能调幅器本装置在超声波传递上有明显的改进。超声换能调幅器本装置将传统分体式超声换能和调幅器可以承受的平均最大破坏扭矩从18.78N＊M调高到了25.93N＊M。根据实际测试结果，超声换能调幅器本装置在调幅器振幅输出面上的均一性由96.77％调高到了99.12％。改进后的超声换能调幅器本装置在节点平均误差上从正负0.05mm提升到了正负0.012mm。
Claims (4)
1.一种超声换能器调幅器一体件，包括：顶盖、外壳及固定与其内部的超声换能器、调幅器和定位环，其特征在于：调幅器与外壳的一端连接，外壳的另一端与顶盖通过过盈配合连接，定位环与调幅器紧固连接，超声换能器和调幅器固定密封连接为一体件。
2.根据权利要求1所述的超声换能器调幅器一体件，其特征是，所述的外壳上有两圈均布的散热孔。
3.根据权利要求1所述的超声换能器调幅器一体件，其特征是，所述的超声换能器上设有指头螺栓以固定密封连接调幅器。
4.根据权利要求3所述的超声换能器调幅器一体件，其特征是，所述的指头螺栓沿超声换能器环向设置并与超声换能器的中轴对齐。
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