CN110405235A - 一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置及方法 - Google Patents
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- B23B—TURNING; BORING
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Abstract
本发明提供一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置及方法，包括刀架底座、设置于所述刀架底座上的后支座、前支座、设置于所述后支座上的后刀杆、设置于所述前支座上的前刀杆、设置于所述后刀杆和所述前刀杆之间的双向推挽式换能器以及设置于所述前刀杆前端的刀头。采用推挽式结构，可以有效提高输出功率，所述双向推挽式换能器与所述前刀杆和所述后刀杆的连接方式不易发热；结构完全对称，便于参数设计；所述前刀杆和所述后刀杆分段设计，可以方便后期调整，并且可以通过前后刀杆采用不同的材料实现弯曲振动的变幅；所述前刀杆和所述后刀杆采用了带回形槽的法兰结构，可以有效地吸收由于频率漂移造成的法兰振动，使系统工作时的可靠性更强。
Description
技术领域
本发明涉及切削技术领域，尤其涉及一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置及方法。
背景技术
切削广泛反应用于机械生产中，传统的切削加工存在切削力大、温度高、加工精度和效率不高等问题。尤其是随着新型难加工材料的出现，传统的加工方法与装备难以满足新型加工材料(如陶瓷、不锈钢、新型高强度合金等)的高精度、微量、及高效加工的要求。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，包括刀架底座、设置于所述刀架底座上的后支座、前支座、设置于所述后支座上的后刀杆、设置于所述前支座上的前刀杆、设置于所述后刀杆和所述前刀杆之间的双向推挽式换能器以及设置于所述前刀杆前端的刀头。
更进一步地，所述后支座的外侧设置有后端盖。
更进一步地，所述双向推挽式换能器呈十字型结构，包括主体部、沿所述主体部外围均布设置的四个安装柱以及设置于每个所述安装柱上的压电陶瓷元件，相同方向的两组压电陶瓷元件极性相反，所述主体部设置有中心孔。
更进一步地，所述前刀杆穿过所述中心孔并与所述后刀杆螺纹连接。
更进一步地，所述前刀杆上设置有带环形槽的前法兰，所述前刀杆通过所述前法兰安装于所述前支座中。
更进一步地，所述后刀杆上设置有带有环形槽的后法兰，所述后刀杆通过所述后法兰安装于所述后支座中。
更进一步地，所述刀头通过一锁紧螺钉固定于所述前刀杆的前端。
更进一步地，所述刀架底座靠近所述后端盖的一端设置有电源插头。
本发明还提供一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、接通电源，调整确定电源两路同频率输出信号的相位差，双向推挽式换能器6产生振动，所述双向推挽式换能器6在压电陶瓷的逆压电效应下产生同频率的两个方向的谐振，一边产生拉伸变形，另一边产生压缩变形，形成推挽作用；
步骤二、在双向推挽式换能器两个相互垂直方向的推挽振动驱动下，前刀杆产生两个方向的同频率的弯曲振动，并驱动前端的刀头做椭圆振动；
步骤三、刀头对工件进行椭圆振动切削。
本发明的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，采用推挽式结构，可以有效提高输出功率，所述双向推挽式换能器与所述前刀杆和所述后刀杆的连接方式不易发热；本发明的结构完全对称，便于参数设计；所述前刀杆和所述后刀杆分段设计，可以方便后期调整，并且可以通过前后刀杆采用不同的材料实现弯曲振动的变幅；所述前刀杆和所述后刀杆采用了带回形槽的法兰结构，可以有效地吸收由于频率漂移造成的法兰振动，使系统工作时的可靠性更强。
附图说明
图1为本发明的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置的结构示意图；
图2为本发明的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置截面方向的示意图；
图中标记为：刀架底座1，电源插头11，后支座2，前支座3，后刀杆4，后法兰41，前刀杆5，前法兰51，双向推挽式换能器6，主体部61，安装柱62，中心孔63，刀头7，后端盖8，锁紧螺钉9。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1及图2所示，本发明提供一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，包括刀架底座1、设置于所述刀架底座1上的后支座2、前支座3、设置于所述后支座2上的后刀杆4、设置于所述前支座3上的前刀杆5、设置于所述后刀杆4和所述前刀杆5之间的双向推挽式换能器6以及设置于所述前刀杆5前端的刀头7。
所述后支座2的外侧设置有后端盖8。
所述双向推挽式换能器6呈十字型结构，包括主体部61、沿所述主体部61外围均布设置的四个安装柱62以及设置于每个所述安装柱62上的压电陶瓷元件，相同方向的两组压电陶瓷元件极性相反，所述主体部1设置有中心孔63。
所述前刀杆5穿过所述中心孔63并与所述后刀杆4螺纹连接。
所述前刀杆5上设置有带环形槽的前法兰51，所述前刀杆5通过所述前法兰51安装于所述前支座3中。
所述后刀杆4上设置有带有环形槽的后法兰41，所述后刀杆41通过所述后法兰41安装于所述后支座2中。
所述刀头7通过一锁紧螺钉9固定于所述前刀杆5的前端。
所述刀架底座1靠近所述后端盖8的一端设置有电源插头11。
本发明还提供一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、接通电源，调整确定电源两路同频率输出信号的相位差，双向推挽式换能器6产生振动，所述双向推挽式换能器6在压电陶瓷的逆压电效应下产生同频率的两个方向的谐振，一边产生拉伸变形，另一边产生压缩变形，形成推挽作用；
步骤二、在双向推挽式换能器6两个相互垂直方向的推挽振动驱动下，前刀杆5产生两个方向的同频率的弯曲振动，并驱动前端的刀头7做椭圆振动；
步骤三、刀头7对工件进行椭圆振动切削。
本发明的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置工作原理如下：十字形的所述双向推挽式换能器6在超声电源的驱动下产生振动，相同方向的两组换能器接同一个驱动信号，两个相互垂直方向的驱动信号频率相同，相位差可调，由于结构的对称性，两个相互垂直方向的固有纵振动频率相等，在同频率的超声电源驱动下，所述双向推挽式换能器6在压电陶瓷的逆压电效应作用下产生同频率的两个方向的谐振，由于同一方向的两组压电陶瓷安装极性相反，在同一个电信号驱动下，一边产生拉伸变形，另一边产生压缩变形，形成推挽作用；在所述双向推挽式换能器6两个相互垂直方向的推挽振动驱动下，所述前刀杆5产生两个方向的同频率的弯曲振动，并驱动前端的所述刀头7做相同的振动，这两个振动的合成，使所述刀头7的刀尖产生椭圆振动，从而实现所需要的运动轨迹，对工件进行切削。由于所述前法兰51盒所述前刀杆5在节点处连接，所述后法兰41盒所述后刀杆4在节点处连接，加之回形槽的结构设计，当所述前刀杆5盒所述后刀杆4弯曲振动时，所述前法兰51盒所述后法兰41外圆的振动为零，使所述前刀杆5和所述后刀杆4可以可靠地安装在所述前支座3和所述后支座2中。
本发明的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，采用推挽式结构，可以有效提高输出功率，所述双向推挽式换能器6与所述前刀杆5和所述后刀杆4的连接方式不易发热；本发明的结构完全对称，便于参数设计；所述前刀杆5和所述后刀杆4分段设计，可以方便后期调整，并且可以通过前后刀杆采用不同的材料实现弯曲振动的变幅；所述前刀杆5和所述后刀杆4采用了带回形槽的法兰结构，可以有效地吸收由于频率漂移造成的法兰振动，使系统工作时的可靠性更强。
以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，其特征在于：包括刀架底座、设置于所述刀架底座上的后支座、前支座、设置于所述后支座上的后刀杆、设置于所述前支座上的前刀杆、设置于所述后刀杆和所述前刀杆之间的双向推挽式换能器以及设置于所述前刀杆前端的刀头。
2.如权利要求1所述的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，其特征在于：所述后支座的外侧设置有后端盖。
3.如权利要求1所述的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，其特征在于：所述双向推挽式换能器呈十字型结构，包括主体部、沿所述主体部外围均布设置的四个安装柱以及设置于每个所述安装柱上的压电陶瓷元件，相同方向的两组压电陶瓷元件极性相反，所述主体部设置有中心孔。
4.如权利要求3所述的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，其特征在于：所述前刀杆穿过所述中心孔并与所述后刀杆螺纹连接。
5.如权利要求1所述的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，其特征在于：所述前刀杆上设置有带环形槽的前法兰，所述前刀杆通过所述前法兰安装于所述前支座中。
6.如权利要求1所述的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，其特征在于：所述后刀杆上设置有带有环形槽的后法兰，所述后刀杆通过所述后法兰安装于所述后支座中。
7.如权利要求1所述的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，其特征在于：所述刀头通过一锁紧螺钉固定于所述前刀杆的前端。
8.如权利要求1所述的推挽式双弯曲超声椭圆振动切削装置，其特征在于：所述刀架底座靠近所述后端盖的一端设置有电源插头。
9.一种推挽式双弯曲超声椭圆振动切削方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、接通电源，调整确定电源两路同频率输出信号的相位差，双向推挽式换能器产生振动，所述双向推挽式换能器在压电陶瓷的逆压电效应下产生同频率的两个方向的谐振，一边产生拉伸变形，另一边产生压缩变形，形成推挽作用；
步骤二、在双向推挽式换能器两个相互垂直方向的推挽振动驱动下，前刀杆产生两个方向的同频率的弯曲振动，并驱动前端的刀头做椭圆振动；
步骤三、刀头对工件进行椭圆振动切削。
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