CN111282791A - 一种超声波特种加工装备 - Google Patents
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Abstract
一种超声波特种加工装备，包括装备杆、非接触式电能传输单元、纵向振动夹心式压电电磁转换器、压盖、预应力螺栓、加工装置四个部分。所述非接触式电能传输单元包括原边磁芯和副边磁芯两个零件，可实现电能无线传输；所述纵向振动夹心式压电电磁转换器由电极片、压电陶瓷片、绝缘套管组成，采用不锈钢压盖与螺栓固定，保证机高效率电转化；所述加工装置通过连接锥面与刀体的定位锥孔紧密连接。本发明专利中通过预应力螺栓对纵向振动夹心式压电电磁转换器的坚固程度是可调节的，适用于不同硬脆材料；所述加工装置支持全波长超声波，长度是半波长的1.8倍，利用超声波传播在波峰与波谷时能量最大的特性，弥补了短波长超声金属焊加工装置使用的局限性。
Description
技术领域
本发明专利涉及精密加工技术领域，尤其涉及一种超声波特种加工装备。
背景技术
相比普通特种加工，特种超声辅助加工在对硬脆材料等较难加工材料的加工中具有一定的优势。在特种超声辅助加工系统中，超声波特种加工装备集超声振动单元和电能传输单元于一身，是系统中的重要组件，而在目前的特种超声加工领域中，超声振动单元的机电转化效率低和电能传输单元的稳定性差制约着特种超声加工装备的使用效果，因此研制稳定可靠的超声波特种加工装备，对推动于提高包括硬脆材料等难加工材料的制造水平，以及更广泛地在特种加工领域中应用超声辅助加工技术有重要意义。
发明内容
有必要提出一种超声波特种加工装备。
一种超声波特种加工装备，包括特种装备杆、非接触式电能传输单元、纵向振动夹心式压电电磁转换器、压盖、预应力螺栓、加工装置五个部分组成。
其中非接触式电能传输单元包括原边磁芯和副边磁芯两个零件，原边固定于机床主轴外部，副边磁芯与杆体外壳装配在一起。非接触式电能传输单元的原边磁芯保持相对静止且不受其他外力作用，采用紧固螺钉的方式固定在主轴外部结构上。副边磁芯利用特种装备杆外表面定位，被预应力螺栓固定，从而实现副边磁芯中心与主轴轴心、原边磁芯中心重合，保证电能传输稳定。
纵向振动夹心式压电电磁转换器由电极片、压电陶瓷片、绝缘套管组成，被端盖、预应力螺栓固定在特种装备杆上。其中压电陶瓷片与电极片相互隔开，绝缘套管位于压电陶瓷晶堆和预应力螺栓之间。
加工装置通过一端锥形面与特种装备杆固定，特种装备杆上存在方孔方便拆卸加工装置。
附图说明
图1为所述超声波特种加工装备的立体外观图。
图2为所述超声波特种加工装备的轴向剖视图。
图3为图2的A处局部视图，即：纵向振动夹心式压电电磁转换器14的结构图。
图4为所述副边磁芯11的立体外观图。
图5为所述杆体10的轴向剖视图。
图6为所述加工装置15的立体外观图。
图中：特种装备杆10、定位锥孔101、预应力螺孔102、方孔103、副边磁芯定位台104、副边磁芯11、纵向振动夹心式压电电磁转换器放置槽111、预应力螺栓同心孔112、压盖12、预应力螺栓13、纵向振动夹心式压电电磁转换器14、绝缘套管141、压电陶瓷片142、电极片143、加工装置15、焊头本体151、连接锥面152、连接孔153、焊接端154、焊齿155。
具体实施方式
为了说明本发明专利的技术方案，下面附图说明。
如图3所示由于压电陶瓷片142抗压强度高，抗张强度低，为了避免压电陶瓷片142在工作状态下发生破裂，将压电陶瓷片142置于两个电极片143之间，并利用预应力螺栓112施加一定的预应力，使压电陶瓷片142在振动时始终处于压缩状态，电极片143之间采用机械串联、电路并联的方式连接。相邻电极片143的极化方向相反可使各个电极片143的振动同相叠加在一起。电极片143与超声波发生器相连接，用于传递超声电能，还可以改善散热。压盖12不仅用于固定压电陶瓷晶堆，实现超声能量的单向辐射，而且尺寸设计适当时，可以有效改善电磁转换器的导热性能。绝缘套管141位于压电陶瓷晶堆和预应力螺栓112之间，用于电路绝缘，避免打火。绝缘套管141、压电陶瓷片142、电极片143组成纵向振动夹心式压电电磁转换器14。
如图2、图4所示，将纵向振动夹心式压电电磁转换器14固定在副边磁芯11的纵向振动夹心式压电电磁转换器放置槽111内。
如图1、图2、图5所示，将已放置纵向振动夹心式压电电磁转换器14的副边磁芯11贴在特种装备杆10的副边磁芯定位台104处，各孔同心，用压盖12与预应力螺栓13进行固定，此时紧固力设置略小一些，保证纵向振动夹心式压电电磁转换器14在工作时有一定空间进行轴向振动。
如图1、图2、图5、图6所示加工装置15通过连接锥面152与特种装备杆10的定位锥孔101紧密固定，为了方便加工装置15的拆卸，特意在特种装备杆10上做出方孔103，拆卸时钉入角型铁即可将加工装置15取下。
Claims (6)
1.一种超声波特种加工装备，其特征在于：包括特种装备杆、非接触式电能传输单元、纵向振动夹心式压电电磁转换器、压盖、预应力螺栓、加工装置四个部分；所述纵向振动夹心式压电电磁转换器包括电极片、压电陶瓷片、绝缘套管，纵向振动夹心式压电电磁转换器通过压盖、预应力螺栓进行适当固定在特种装备杆上；所述非接触式电能传输单元包括原边磁芯和副边磁芯，原边磁芯固定于机床主轴外部，副边磁芯与杆体外壳装配在一起，副边磁芯中心与主轴轴心、原边磁芯中心重合；所述加工装置通过其连接锥面与特种装备杆的定位锥孔紧密连接。
2.如权利要求1所述的一种超声波特种加工装备，其特征在于：采用非接触式电能传输单元进行无线传输；所述采用非接触式电能传输单元的副边磁心固定在特种装备杆上随杆体一起高速转动，原边磁芯固定于机床主轴外部，不转动。
3.如权利要求1所述的一种超声波特种加工装备，其特征在于：采用纵向振动夹心式压电电磁转换器进行超声振动；所述纵向振动夹心式压电电磁转换器的压电陶瓷片采用PZT-8发射型压电陶瓷，内径5mm，外径14mm，厚度3.5mm；电极片采用导电铜环，固定所述纵向振动夹心式压电电磁转换器的压盖采用h12模具钢，预应力螺栓采用不锈钢螺栓。
4.如权利要求1所述的一种超声波特种加工装备，其特征在于：所述纵向振动夹心式压电电磁转换器用预应力螺栓和压盖进行预固定，紧固程度可根据实际情况进行调节，适应于不同材质的加工零件。
5.如权利要求1所述的一种超声波特种加工装备，其特征在于：加工装置支持大范围波长超声波，由于长度是短波长的1.8倍，利用超声波在介质中传播中在波峰与波谷时产生的能量最大的特性，弥补了短波长超声焊加工装置的使用的局限性，尤其在特种加工设备的使用上提供了更多的选择空间。
6.如权利要求5所述的大范围波长超声波金属加工装置，其特征在于：表面中部设有所述焊接端，所述焊接端的表面设有所述焊齿，大范围波长超声金属焊接加工装置的超声频率为15KHz-45KHz，若干组所述焊齿均匀分布在所述焊接端的表面，所述焊齿排列形状为网纹形与直纹形其中一种。
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- 2020-02-18 CN CN202010099425.8A patent/CN111282791A/zh not_active Withdrawn
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