CN108637479A - 超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，包括以下步骤：S1、将变幅杆的装配法兰过盈装配在超声波刀体的安装腔体内的对应位置，使得超声波换能器装配在超声波刀体的安装腔体中；S2、在所述装配法兰与所述超声波刀体的装配缝隙处进行焊接固定，使得所述装配法兰与所述超声波刀体熔融为一体；S3、设置压盖，将压盖设置在所述装配法兰远离所述压电振子的一侧，所述压盖与所述超声波刀体装配连接，且所述压盖将所述装配法兰压紧在所述超声波刀体上。所述超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，能够加强产品的使用强度，降低撞击带来的产品精度失效风险，提高产品的使用寿命。

Description

超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法

技术领域

本发明涉及旋转超声加工技术领域，特别是涉及一种超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法。

背景技术

对于超硬、超脆等特殊材料的加工，普通的加工工艺加工效果差，效率低，无法满足这类材料的加工精度要求。旋转超声加工技术，即将超声加工与工具旋转组合起来的加工模式，其可用于对这类特殊材料的加工，加工精度高，效率高，逐渐得到了广泛的应用。在旋转超声加工技术中，超声波换能器是超声加工中提供超声能量的核心执行机构。传统的超声波换能器与超声波刀体装配后，产品的使用强度较差，产品经掉地或碰撞后变幅杆容易歪斜，从而影响产品的圆跳动和动平衡，容易发生产品精度失效，产品的使用寿命较短。

发明内容

基于此，有必要提供一种超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，能够加强产品的使用强度，降低撞击带来的产品精度失效风险，提高产品的使用寿命。

一种超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，所述超声波换能器包括变幅杆以及设于变幅杆一端的压电振子，所述变幅杆具有装配法兰，所述超声波刀体上设有与所述超声波换能器对应的安装腔体，包括以下步骤：

S1、将变幅杆的装配法兰过盈装配在超声波刀体的安装腔体内的对应位置，使得超声波换能器装配在超声波刀体的安装腔体中；

S2、在所述装配法兰与所述超声波刀体的装配缝隙处进行固定，使得所述装配法兰与所述超声波刀体熔融为一体；

S3、设置压盖，将压盖设置在所述装配法兰远离所述压电振子的一侧，所述压盖与所述超声波刀体装配连接，且所述压盖将所述装配法兰压紧在所述超声波刀体上。

上述超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，超声波换能器通过变幅杆的装配法兰装配在超声波刀体中，装配法兰与超声波刀体过盈配合实现超声波换能器的固定，然后再通过在装配法兰与超声波刀体的装配缝隙处进行焊接实现再次固定，最后通过压盖给变幅杆的装配法兰压力，压盖使装配法兰和超声波刀体组合更加紧密实现加固固定，保证超声波换能器与超声波刀体装配可靠，加强了产品的使用强度，产品经掉地或碰撞后变幅杆不易歪斜，不易影响产品的圆跳动和动平衡，降低了撞击带来的产品精度失效风险，提高了产品的使用寿命。

进一步地，在所述S2步骤之后，还包括步骤：

S2a、在所述装配法兰远离所述压电振子的侧面上涂设防水胶，并保证在所述S3步骤之前，所述防水胶处于未凝固状态。

进一步地，所述S3步骤具体包括：

S31、设置压盖，所述压盖呈两端开口的中空结构，所述压盖的一侧外壁上设有装配螺纹，所述压盖上与所述装配螺纹相对应的盖体部分为压紧部，所述压盖的另一侧为施力部，所述压盖本体在其压紧部与施力部之间为裁剪部，将压盖套设在变幅杆的外侧，压盖位于所述装配法兰远离所述压电振子的一侧，所述压盖的压紧部靠近所述装配法兰；

S32、所述超声波刀体的安装腔体中用于与所述压盖装配的腔体内壁为压盖装配内壁，所述压盖装配内壁上设有与所述装配螺纹相匹配的锁紧螺纹，在压盖的施力部施力转动压盖，所述压盖的压紧部旋入所述超声波刀体中与所述超声波刀体连接，所述压盖的压紧部将所述装配法兰压紧在所述超声波刀体上；

S33、在所述压盖的裁剪部处对压盖进行裁剪，裁剪掉裁剪部与施力部，保留压紧部在超声波刀体上。

进一步地，所述压紧部沿轴向方向的长度与所述压盖装配内壁沿轴向方向的长度匹配。

进一步地，所述压盖的外壁上在其压紧部与施力部之间开设有退刀槽，所述压盖上与所述退刀槽相对应的盖体部分为所述裁剪部，在所述S33步骤中，采用车床在压盖的裁剪部处对压盖进行裁剪。

进一步地，所述压盖的另一侧的外壁上设有与扳手匹配的施力凸缘，所述压盖上与所述施力凸缘相对应的盖体部分为所述施力部，在所述S32步骤中，采用扳手在压盖的施力部施力转动压盖。

进一步地，所述S1步骤具体包括：

加热所述超声波刀体，使得所述超声波刀体的安装腔体内孔变大，压力机将所述变幅杆压合至所述超声波刀体上，将变幅杆的装配法兰过盈装配在超声波刀体的安装腔体内的对应位置。

进一步地，所述S1步骤具体包括：

通过压力机将所述变幅杆压合至所述超声波刀体上，将变幅杆的装配法兰过盈装配在超声波刀体的安装腔体内的对应位置。

进一步地，所述压力机为气动压力机。

进一步地，在所述S2步骤中，通过激光焊接机在所述装配法兰与所述超声波刀体的装配缝隙处进行焊接固定。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例所述的超声波换能器与超声波刀体的结构示意图；

图3为本发明一实施例所述的压盖的结构示意图。

附图标记说明：

100、超声波换能器，110、变幅杆，112、装配法兰，120、压电振子，200、超声波刀体，210、安装腔体，220、压盖装配内壁，300、压盖，310、压紧部，312、装配螺纹，320、施力部，322、施力凸缘，330、裁剪部，332、退刀槽。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于区分对象，但这些对象不受这些术语限制。

如图1、图2所示，一实施例提供一种超声波换能器100与超声波刀体200的装配工艺方法。所述超声波换能器100包括变幅杆110以及设于变幅杆110一端的压电振子120。所述变幅杆110具有装配法兰112。所述超声波刀体200上设有与所述超声波换能器100对应的安装腔体210。包括以下步骤：

S1、将变幅杆110的装配法兰112过盈装配在超声波刀体200的安装腔体210内的对应位置，使得超声波换能器100装配在超声波刀体200的安装腔体210中；

S2、在所述装配法兰112与所述超声波刀体200的装配缝隙处进行固定，使得所述装配法兰112与所述超声波刀体200熔融为一体；

具体地，所述装配法兰112与所述超声波刀体200的装配缝隙处可采用焊接或其他方式固定。可选地，在所述S2步骤中，通过激光焊接机在所述装配法兰112与所述超声波刀体200的装配缝隙处进行焊接固定。如此，采用激光焊接机进行焊接固定，操作方便，焊接效果好。

S3、设置压盖300，将压盖300设置在所述装配法兰112远离所述压电振子120的一侧，所述压盖300与所述超声波刀体200装配连接，且所述压盖300将所述装配法兰112压紧在所述超声波刀体200上。

本实施例中，超声波刀体200是超声波刀柄成品产品的一个部件，主要用于连接机床主轴及安装超声波换能器100。

上述超声波换能器100与超声波刀体200的装配工艺方法，超声波换能器100通过变幅杆110的装配法兰112装配在超声波刀体200中，装配法兰112与超声波刀体200过盈配合实现超声波换能器100的固定，然后再通过在装配法兰112与超声波刀体200的装配缝隙处进行焊接实现再次固定，最后通过压盖300给变幅杆110的装配法兰112压力，使装配法兰112和超声波刀体200组合更加紧密实现加固固定，保证超声波换能器100与超声波刀体200装配可靠，加强了产品的使用强度，产品经掉地或碰撞后变幅杆110不易歪斜，不易影响产品的圆跳动和动平衡，降低了撞击带来的产品精度失效风险，提高了产品的使用寿命。

进一步地，在所述S2步骤之后，还包括步骤：S2a、在所述装配法兰112远离所述压电振子120的侧面上涂设防水胶，并保证在所述S3步骤之前，所述防水胶处于未凝固状态。进而，在防水胶未干时装入压盖300，压盖300逐渐旋入将多余的防水胶挤开，使得压盖300所施加的纵向压力直达装配法兰112，当压盖300与超声波刀体200装配后，防水胶能够将压盖300、变幅杆110以及超声波刀体200三者之间的间隙填满，一方面，防水胶能够进一步加强产品的使用强度；另一方面，防水胶与焊接结构能够组成双重防水保护，防止渗水进入刀体内腔，破坏超声波换能器100的压电振子120的压电效应。

进一步地，如图2、图3所示，所述S3步骤具体包括：

S31、设置压盖300，所述压盖300呈两端开口的中空结构，所述压盖300的一侧外壁上设有装配螺纹312，所述压盖300上与所述装配螺纹312相对应的盖体部分为压紧部310，所述压盖300的另一侧为施力部320，所述压盖300本体在其压紧部310与施力部320之间为裁剪部330。将压盖300套设在变幅杆110的外侧，压盖300位于所述装配法兰112远离所述压电振子120的一侧，所述压盖300的压紧部310靠近所述装配法兰112；

S32、所述超声波刀体200的安装腔体210中用于与所述压盖300装配的腔体内壁为压盖装配内壁220，所述压盖装配内壁220上设有与所述装配螺纹312相匹配的锁紧螺纹。在压盖300的施力部320施力转动压盖300，所述压盖300的压紧部310旋入所述超声波刀体200中与所述超声波刀体200连接，所述压盖300的压紧部310将所述装配法兰112压紧在所述超声波刀体200上；

S33、在所述压盖300的裁剪部330处对压盖300进行裁剪，裁剪掉裁剪部330与施力部320，保留压紧部310在超声波刀体200上。

如此，压盖300上的施力部320便于施加锁紧力从而将压紧部310锁紧在超声波刀体200上，裁剪部330便于将裁剪部330与施力部320裁减掉，使得仅有压紧部310安装在刀体上，通过采用上述方法，一方面，能够实现压盖300的装配，保证压盖300给变幅杆110的装配法兰112压力使装配法兰112和超声波刀体200组合更加紧密，且压盖300通过螺纹锁紧操作方便；另一方面，压盖300安装后仅有压紧部310装配在超声波刀体200上，压紧部310结构完整，其上没有额外设置的施力槽，压盖300安装后不会影响超声波刀柄产品的圆跳动和动平衡，保证产品的精度。

进一步地，所述压紧部310沿轴向方向的长度与所述压盖装配内壁220沿轴向方向的长度匹配。从而，当所述压紧部310装配至超声波刀体200的安装腔体210中后，压紧部310远离装配法兰112的外端与超声波刀体200的端部平齐，装配后得到的超声波刀柄成品产品整体结构稳固，掉地或碰撞不易损坏，且整体性好，结构美观，性能提升。

进一步地，所述压盖300的外壁上在其压紧部310与施力部320之间开设有退刀槽332，所述压盖300上与所述退刀槽332相对应的盖体部分为所述裁剪部330，在所述S33步骤中，采用车床在压盖300的裁剪部330处对压盖300进行裁剪。如此，通过设置退刀槽332作为压盖300的裁剪部330，进行裁剪时，可采用车床在压盖300的退刀槽332处对压盖300进行裁剪，操作方便。

进一步地，所述压盖300的另一侧的外壁上设有与扳手匹配的施力凸缘322，所述压盖300上与所述施力凸缘322相对应的盖体部分为所述施力部320，在所述S32步骤中，采用扳手在压盖300的施力部320施力转动压盖300。如此，通过在压盖300的另一侧设置与扳手匹配的施力凸缘322，对压盖300进行锁紧时，可采用扳手配合施力凸缘322进行锁紧，锁紧可靠，操作方便。

具体地，在所述S1步骤中，装配法兰112与超声波刀体200过盈装配的具体方法可以为多种。在其中一个实施例中，所述S1步骤具体包括：加热所述超声波刀体200，使得所述超声波刀体200的安装腔体210内孔变大，压力机将所述变幅杆110压合至所述超声波刀体200上，将变幅杆110的装配法兰112过盈装配在超声波刀体200的安装腔体210内的对应位置。从而，装配法兰112与超声波刀体200采用热装的方式实现过盈装配，装配所需的压力较小，能够保护变幅杆110与超声波刀体200，且对该两个工件的尺寸要求精度较低；此外，采用压力机压合实现装配法兰112与超声波刀体200的装配到位，操作稳定，压力大，能够有效保证两个工件装配到位。可选地，所述压力机为气动压力机，压合效果好。

在其中另一个实施例中，所述S1步骤具体包括：通过压力机将所述变幅杆110压合至所述超声波刀体200上，将变幅杆110的装配法兰112过盈装配在超声波刀体200的安装腔体210内的对应位置。从而，装配法兰112与超声波刀体200采用冷装的方式实现过盈装配，装配较为方便；此外，采用压力机压合实现装配法兰112与超声波刀体200的装配到位，操作稳定，压力大，能够保证两个工件装配到位。可选地，所述压力机为气动压力机，压合效果好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，所述超声波换能器包括变幅杆以及设于变幅杆一端的压电振子，所述变幅杆具有装配法兰，所述超声波刀体上设有与所述超声波换能器对应的安装腔体，包括以下步骤：

S1、将变幅杆的装配法兰过盈装配在超声波刀体的安装腔体内的对应位置，使得超声波换能器装配在超声波刀体的安装腔体中；

S2、在所述装配法兰与所述超声波刀体的装配缝隙处进行固定，使得所述装配法兰与所述超声波刀体熔融为一体；

S3、设置压盖，将压盖设置在所述装配法兰远离所述压电振子的一侧，所述压盖与所述超声波刀体装配连接，且所述压盖将所述装配法兰压紧在所述超声波刀体上。

2.根据权利要求1所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，在所述S2步骤之后，还包括步骤：

S2a、在所述装配法兰远离所述压电振子的侧面上涂设防水胶，并保证在所述S3步骤之前，所述防水胶处于未凝固状态。

3.根据权利要求2所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，所述S3步骤具体包括：

S31、设置压盖，所述压盖呈两端开口的中空结构，所述压盖的一侧外壁上设有装配螺纹，所述压盖上与所述装配螺纹相对应的盖体部分为压紧部，所述压盖的另一侧为施力部，所述压盖本体在其压紧部与施力部之间为裁剪部，将压盖套设在变幅杆的外侧，压盖位于所述装配法兰远离所述压电振子的一侧，所述压盖的压紧部靠近所述装配法兰；

S32、所述超声波刀体的安装腔体中用于与所述压盖装配的腔体内壁为压盖装配内壁，所述压盖装配内壁上设有与所述装配螺纹相匹配的锁紧螺纹，在压盖的施力部施力转动压盖，所述压盖的压紧部旋入所述超声波刀体中与所述超声波刀体连接，所述压盖的压紧部将所述装配法兰压紧在所述超声波刀体上；

S33、在所述压盖的裁剪部处对压盖进行裁剪，裁剪掉裁剪部与施力部，保留压紧部在超声波刀体上。

4.根据权利要求3所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，所述压紧部沿轴向方向的长度与所述压盖装配内壁沿轴向方向的长度匹配。

5.根据权利要求3所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，所述压盖的外壁上在其压紧部与施力部之间开设有退刀槽，所述压盖上与所述退刀槽相对应的盖体部分为所述裁剪部，在所述S33步骤中，采用车床在压盖的裁剪部处对压盖进行裁剪。

6.根据权利要求3所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，所述压盖的另一侧的外壁上设有与扳手匹配的施力凸缘，所述压盖上与所述施力凸缘相对应的盖体部分为所述施力部，在所述S32步骤中，采用扳手在压盖的施力部施力转动压盖。

7.根据权利要求1所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，所述S1步骤具体包括：

加热所述超声波刀体，使得所述超声波刀体的安装腔体内孔变大，压力机将所述变幅杆压合至所述超声波刀体上，将变幅杆的装配法兰过盈装配在超声波刀体的安装腔体内的对应位置。

8.根据权利要求1所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，所述S1步骤具体包括：

通过压力机将所述变幅杆压合至所述超声波刀体上，将变幅杆的装配法兰过盈装配在超声波刀体的安装腔体内的对应位置。

9.根据权利要求7或8所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，所述压力机为气动压力机。

10.根据权利要求1～8任一项所述的超声波换能器与超声波刀体的装配工艺方法，其特征在于，在所述S2步骤中，通过激光焊接机在所述装配法兰与所述超声波刀体的装配缝隙处进行焊接固定。