CN112427283A - 带有调频吸盘的超声波变幅杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波变幅杆，具体是一种带有调频吸盘的超声波变幅杆。本发明解决了传统的超声波变幅杆调频技术难以实现稳定调频的问题。带有调频吸盘的超声波变幅杆，包括超声波变幅杆本体，还包括调频吸盘；所述调频吸盘包括圆筒形导磁套、圆筒形轭铁、M个弧槽形永磁体、M个弧槽形电磁铁、圆筒形外壳、圆环形顶盖、圆环形底盖；M为正整数，且M≥2；其中，超声波变幅杆本体的圆柱段朝上，且超声波变幅杆本体的圆柱段侧面沿轴向开设有两道相互对称的导向凹槽；两道导向凹槽的下端均封闭、上端均贯通超声波变幅杆本体的圆柱段上端面。本发明适用于超声加工。

Description

带有调频吸盘的超声波变幅杆

技术领域

本发明涉及超声波变幅杆，具体是一种带有调频吸盘的超声波变幅杆。

背景技术

超声波变幅杆是超声加工中的重要设备，其主要作用是将超声波换能器产生的超声频机械振动进行放大后传递至刀具。在实际加工过程中，当加工工况（例如刀具的尺寸和质量、工件的材料等）发生改变时，超声波变幅杆的固有频率会与加工工况不相适应，由此影响加工质量和加工效率。此时，为了保证加工质量和加工效率，便需要对超声波变幅杆进行调频（即对超声波变幅杆的固有频率进行调节），以使超声波变幅杆的固有频率与加工工况相适应。传统的调频技术是在超声波变幅杆上安装调节螺母，然后通过旋拧调节螺母来改变其位置，由此改变超声波变幅杆的固有频率。但是实践表明，调节螺母在超声频机械振动的作用下极易发生松动而改变位置，由此导致超声波变幅杆的固有频率调节到位后难以保持稳定，而极易发生波动，从而难以实现稳定调频。基于此，有必要发明一种带有调频吸盘的超声波变幅杆，以解决传统的超声波变幅杆调频技术难以实现稳定调频的问题。

发明内容

本发明为了解决传统的超声波变幅杆调频技术难以实现稳定调频的问题，提供了一种带有调频吸盘的超声波变幅杆。

本发明是采用如下技术方案实现的：

带有调频吸盘的超声波变幅杆，包括超声波变幅杆本体，还包括调频吸盘；所述调频吸盘包括圆筒形导磁套、圆筒形轭铁、M个弧槽形永磁体、M个弧槽形电磁铁、圆筒形外壳、圆环形顶盖、圆环形底盖；M为正整数，且M≥2；

其中，超声波变幅杆本体的圆柱段朝上，且超声波变幅杆本体的圆柱段侧面沿轴向开设有两道相互对称的导向凹槽；两道导向凹槽的下端均封闭、上端均贯通超声波变幅杆本体的圆柱段上端面；

圆筒形导磁套同轴套设于超声波变幅杆本体的圆柱段侧面；圆筒形轭铁同轴套设于圆筒形导磁套的外侧，且圆筒形轭铁的内侧面与圆筒形导磁套的外侧面之间留设有圆筒形间隙；M个弧槽形永磁体和M个弧槽形电磁铁均嵌装于圆筒形间隙内，且M个弧槽形永磁体和M个弧槽形电磁铁围绕圆筒形导磁套的轴线交错拼接在一起；相邻两个拼接面互为极性相反的磁极面；圆筒形外壳同轴套设于圆筒形轭铁的外侧面；圆筒形导磁套的上端面、圆筒形轭铁的上端面、M个弧槽形永磁体的上端面、M个弧槽形电磁铁的上端面、圆筒形外壳的上端面均齐平；圆筒形导磁套的下端面、圆筒形轭铁的下端面、M个弧槽形永磁体的下端面、M个弧槽形电磁铁的下端面、圆筒形外壳的下端面均齐平；

圆环形顶盖同轴套设于超声波变幅杆本体的圆柱段侧面，且圆环形顶盖的内侧面延伸设置有两个相互对称的第I导向凸台；两个第I导向凸台分别嵌装于两道导向凹槽内；圆环形顶盖的下端面一方面与圆筒形外壳的上端面固定，另一方面分别与圆筒形导磁套的上端面、圆筒形轭铁的上端面、M个弧槽形永磁体的上端面、M个弧槽形电磁铁的上端面接触；圆环形底盖同轴套设于超声波变幅杆本体的圆柱段侧面，且圆环形底盖的内侧面延伸设置有两个相互对称的第II导向凸台；两个第II导向凸台分别嵌装于两道导向凹槽内；圆环形底盖的上端面一方面与圆筒形外壳的下端面固定，另一方面分别与圆筒形导磁套的下端面、圆筒形轭铁的下端面、M个弧槽形永磁体的下端面、M个弧槽形电磁铁的下端面接触。

工作时，M个弧槽形电磁铁均与外部电源连接。具体工作过程如下：一、当超声波变幅杆本体进行工作时，M个弧槽形电磁铁处于断电状态。此时，在M个弧槽形永磁体的磁场（如图7所示）作用下，调频吸盘处于吸附状态，调频吸盘与超声波变幅杆本体牢固地吸附在一起（调频吸盘在超声频机械振动的作用下不会发生松动）。二、当需要进行调频时，先使超声波变幅杆本体停止工作，再将M个弧槽形电磁铁通电。此时，M个弧槽形电磁铁的磁场和M个弧槽形永磁体的磁场共同形成圆环形磁场（如图8所示）。由于圆环形磁场的大部分磁感线位于超声波变幅杆本体的外侧（仅有少量磁感线穿过超声波变幅杆本体），使得调频吸盘处于卸荷状态，由此使得调频吸盘与超声波变幅杆本体之间的吸附力变得微弱。然后，先沿着两道导向凹槽将调频吸盘滑动至新的位置，再将M个弧槽形电磁铁断电。此时，在M个弧槽形永磁体的磁场作用下，调频吸盘再次处于吸附状态，调频吸盘与超声波变幅杆本体再次牢固地吸附在一起（调频吸盘在超声频机械振动的作用下不会发生松动），由此将超声波变幅杆本体的固有频率调节到位，从而完成调频。

基于上述过程，与传统的超声波变幅杆调频技术相比，本发明所述的带有调频吸盘的超声波变幅杆基于全新结构，利用调频吸盘的状态转换（吸附状态和卸荷状态的转换）实现了调频，其能够将调频吸盘与超声波变幅杆本体牢固地吸附在一起，由此有效防止了调频吸盘在超声频机械振动的作用下发生松动，从而使得超声波变幅杆本体的固有频率调节到位后能够保持稳定，进而实现了稳定调频。

本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了传统的超声波变幅杆调频技术难以实现稳定调频的问题，适用于超声加工。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明中调频吸盘的结构示意图。

图4是图3的后视图。

图5是图3的A-A剖视图。

图6是图5的B-B剖视图。

图7是本发明中M个弧槽形永磁体的磁场示意图。

图8是本发明中圆环形磁场的示意图。

图中：1-超声波变幅杆本体，2-圆筒形导磁套，3-圆筒形轭铁，4-弧槽形永磁体，5-弧槽形电磁铁，6-圆筒形外壳，7-圆环形顶盖，8-圆环形底盖，9-导向凹槽，10-第I导向凸台，11-第II导向凸台，12-第I紧固螺栓，13-第II紧固螺栓。

具体实施方式

带有调频吸盘的超声波变幅杆，包括超声波变幅杆本体1，还包括调频吸盘；所述调频吸盘包括圆筒形导磁套2、圆筒形轭铁3、M个弧槽形永磁体4、M个弧槽形电磁铁5、圆筒形外壳6、圆环形顶盖7、圆环形底盖8；M为正整数，且M≥2；

其中，超声波变幅杆本体1的圆柱段朝上，且超声波变幅杆本体1的圆柱段侧面沿轴向开设有两道相互对称的导向凹槽9；两道导向凹槽9的下端均封闭、上端均贯通超声波变幅杆本体1的圆柱段上端面；

圆筒形导磁套2同轴套设于超声波变幅杆本体1的圆柱段侧面；圆筒形轭铁3同轴套设于圆筒形导磁套2的外侧，且圆筒形轭铁3的内侧面与圆筒形导磁套2的外侧面之间留设有圆筒形间隙；M个弧槽形永磁体4和M个弧槽形电磁铁5均嵌装于圆筒形间隙内，且M个弧槽形永磁体4和M个弧槽形电磁铁5围绕圆筒形导磁套2的轴线交错拼接在一起；相邻两个拼接面互为极性相反的磁极面；圆筒形外壳6同轴套设于圆筒形轭铁3的外侧面；圆筒形导磁套2的上端面、圆筒形轭铁3的上端面、M个弧槽形永磁体4的上端面、M个弧槽形电磁铁5的上端面、圆筒形外壳6的上端面均齐平；圆筒形导磁套2的下端面、圆筒形轭铁3的下端面、M个弧槽形永磁体4的下端面、M个弧槽形电磁铁5的下端面、圆筒形外壳6的下端面均齐平；

圆环形顶盖7同轴套设于超声波变幅杆本体1的圆柱段侧面，且圆环形顶盖7的内侧面延伸设置有两个相互对称的第I导向凸台10；两个第I导向凸台10分别嵌装于两道导向凹槽9内；圆环形顶盖7的下端面一方面与圆筒形外壳6的上端面固定，另一方面分别与圆筒形导磁套2的上端面、圆筒形轭铁3的上端面、M个弧槽形永磁体4的上端面、M个弧槽形电磁铁5的上端面接触；圆环形底盖8同轴套设于超声波变幅杆本体1的圆柱段侧面，且圆环形底盖8的内侧面延伸设置有两个相互对称的第II导向凸台11；两个第II导向凸台11分别嵌装于两道导向凹槽9内；圆环形底盖8的上端面一方面与圆筒形外壳6的下端面固定，另一方面分别与圆筒形导磁套2的下端面、圆筒形轭铁3的下端面、M个弧槽形永磁体4的下端面、M个弧槽形电磁铁5的下端面接触。

所述调频吸盘还包括N个第I紧固螺栓12、N个第II紧固螺栓13；N为正整数，且N≥2；圆筒形外壳6的上端面开设有N个沿周向等距排列的第I盲螺孔；圆筒形外壳6的下端面开设有N个沿周向等距排列的第II盲螺孔；圆环形顶盖7的端面外边缘贯通开设有N个沿周向等距排列的第I通孔；圆环形底盖8的端面外边缘贯通开设有N个沿周向等距排列的第II通孔；N个第I紧固螺栓12一一对应地贯穿N个第I通孔，且N个第I紧固螺栓12的尾端一一对应地旋拧于N个第I盲螺孔内；N个第I紧固螺栓12的头部均紧压圆环形顶盖7的上端面；N个第II紧固螺栓13一一对应地贯穿N个第II通孔，且N个第II紧固螺栓13的尾端一一对应地旋拧于N个第II盲螺孔内；N个第II紧固螺栓13的头部均紧压圆环形底盖8的下端面。

所述超声波变幅杆本体1采用铁质材料制成；所述圆筒形导磁套2采用低磁阻材料制成；所述弧槽形永磁体4为钕铁硼永磁体；所述圆筒形外壳6、圆环形顶盖7、圆环形底盖8均采用高磁阻材料制成。

所述弧槽形电磁铁5包括弧槽形铁芯；弧槽形铁芯上缠绕有线圈，且线圈的两端均依次穿过圆筒形轭铁3、圆筒形外壳6伸至外部。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带有调频吸盘的超声波变幅杆，包括超声波变幅杆本体（1），其特征在于：还包括调频吸盘；所述调频吸盘包括圆筒形导磁套（2）、圆筒形轭铁（3）、M个弧槽形永磁体（4）、M个弧槽形电磁铁（5）、圆筒形外壳（6）、圆环形顶盖（7）、圆环形底盖（8）；M为正整数，且M≥2；

其中，超声波变幅杆本体（1）的圆柱段朝上，且超声波变幅杆本体（1）的圆柱段侧面沿轴向开设有两道相互对称的导向凹槽（9）；两道导向凹槽（9）的下端均封闭、上端均贯通超声波变幅杆本体（1）的圆柱段上端面；

圆筒形导磁套（2）同轴套设于超声波变幅杆本体（1）的圆柱段侧面；圆筒形轭铁（3）同轴套设于圆筒形导磁套（2）的外侧，且圆筒形轭铁（3）的内侧面与圆筒形导磁套（2）的外侧面之间留设有圆筒形间隙；M个弧槽形永磁体（4）和M个弧槽形电磁铁（5）均嵌装于圆筒形间隙内，且M个弧槽形永磁体（4）和M个弧槽形电磁铁（5）围绕圆筒形导磁套（2）的轴线交错拼接在一起；相邻两个拼接面互为极性相反的磁极面；圆筒形外壳（6）同轴套设于圆筒形轭铁（3）的外侧面；圆筒形导磁套（2）的上端面、圆筒形轭铁（3）的上端面、M个弧槽形永磁体（4）的上端面、M个弧槽形电磁铁（5）的上端面、圆筒形外壳（6）的上端面均齐平；圆筒形导磁套（2）的下端面、圆筒形轭铁（3）的下端面、M个弧槽形永磁体（4）的下端面、M个弧槽形电磁铁（5）的下端面、圆筒形外壳（6）的下端面均齐平；

圆环形顶盖（7）同轴套设于超声波变幅杆本体（1）的圆柱段侧面，且圆环形顶盖（7）的内侧面延伸设置有两个相互对称的第I导向凸台（10）；两个第I导向凸台（10）分别嵌装于两道导向凹槽（9）内；圆环形顶盖（7）的下端面一方面与圆筒形外壳（6）的上端面固定，另一方面分别与圆筒形导磁套（2）的上端面、圆筒形轭铁（3）的上端面、M个弧槽形永磁体（4）的上端面、M个弧槽形电磁铁（5）的上端面接触；圆环形底盖（8）同轴套设于超声波变幅杆本体（1）的圆柱段侧面，且圆环形底盖（8）的内侧面延伸设置有两个相互对称的第II导向凸台（11）；两个第II导向凸台（11）分别嵌装于两道导向凹槽（9）内；圆环形底盖（8）的上端面一方面与圆筒形外壳（6）的下端面固定，另一方面分别与圆筒形导磁套（2）的下端面、圆筒形轭铁（3）的下端面、M个弧槽形永磁体（4）的下端面、M个弧槽形电磁铁（5）的下端面接触。

2.根据权利要求1所述的带有调频吸盘的超声波变幅杆，其特征在于：所述调频吸盘还包括N个第I紧固螺栓（12）、N个第II紧固螺栓（13）；N为正整数，且N≥2；圆筒形外壳（6）的上端面开设有N个沿周向等距排列的第I盲螺孔；圆筒形外壳（6）的下端面开设有N个沿周向等距排列的第II盲螺孔；圆环形顶盖（7）的端面外边缘贯通开设有N个沿周向等距排列的第I通孔；圆环形底盖（8）的端面外边缘贯通开设有N个沿周向等距排列的第II通孔；N个第I紧固螺栓（12）一一对应地贯穿N个第I通孔，且N个第I紧固螺栓（12）的尾端一一对应地旋拧于N个第I盲螺孔内；N个第I紧固螺栓（12）的头部均紧压圆环形顶盖（7）的上端面；N个第II紧固螺栓（13）一一对应地贯穿N个第II通孔，且N个第II紧固螺栓（13）的尾端一一对应地旋拧于N个第II盲螺孔内；N个第II紧固螺栓（13）的头部均紧压圆环形底盖（8）的下端面。

3.根据权利要求1所述的带有调频吸盘的超声波变幅杆，其特征在于：所述超声波变幅杆本体（1）采用铁质材料制成；所述圆筒形导磁套（2）采用低磁阻材料制成；所述弧槽形永磁体（4）为钕铁硼永磁体；所述圆筒形外壳（6）、圆环形顶盖（7）、圆环形底盖（8）均采用高磁阻材料制成。

4.根据权利要求1所述的带有调频吸盘的超声波变幅杆，其特征在于：所述弧槽形电磁铁（5）包括弧槽形铁芯；弧槽形铁芯上缠绕有线圈，且线圈的两端均依次穿过圆筒形轭铁（3）、圆筒形外壳（6）伸至外部。

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