TWI705859B - 超音波振動加工裝置 - Google Patents
超音波振動加工裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI705859B TWI705859B TW108122588A TW108122588A TWI705859B TW I705859 B TWI705859 B TW I705859B TW 108122588 A TW108122588 A TW 108122588A TW 108122588 A TW108122588 A TW 108122588A TW I705859 B TWI705859 B TW I705859B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- processing device
- ultrasonic vibration
- vibration processing
- conversion member
- actuation conversion
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
一種超音波振動加工裝置，其包含：一後蓋構件、一電致動轉換構件及一扭轉模態產生構件，電致動轉換構件具有沿軸方向相反二側的一頂面及一底面，頂面連接後蓋構件，電致動轉換構件接收電能而沿軸向方向振動，扭轉模態產生構件呈盤狀，扭轉模態產生構件的一第一表面大於電致動轉換構件的底面，第一表面的中心區域連接底面，第一表面具有環繞電致動轉換構件的凹槽。本發明之超音波振動加工裝置具有軸向振動模態、扭轉振動模態，可使刀具加工的鑿痕更為平滑細緻，並且超音波振動加工裝置本身的製作更為容易、可適用多種規格的刀具。
Description
本發明係關於一種加工裝置，更特別的是關於一種易於產生扭轉模態的超音波振動加工裝置。
超音波振動加工技術被認為是最適合加工硬脆複合材料的方法之一。概念是在傳統機械加工中工件與刀具相對運動的基礎上，在工件或刀具上施加超音波振動以獲得更好的加工性能的加工方法。與普通加工相比，超音波振動加工具有降低切削力、減少刀具磨損、提高工件表面加工精度和提高加工效率等優點。壓電材料常用於超音波振動加工裝置，利用逆電壓原理使壓電材料產生超音波振動。
然而，一般的超音波振動加工裝置只有軸向(單一直線方向)的振動，這樣的加工鑿痕為複數個單點連線，其開鑿深度的起伏大，並不平整。較佳的超音波振動加工裝置會設計成加上扭轉的振動模態，以使鑿痕較平整。然而，能達成轉扭轉模態的超聲波振動加工裝置，其本體的製造相當困難、成本高昂。如中國專利CN103920635B，該專利所提出的超聲變幅桿呈螺旋槽狀，非常難以加工精準，並且此種超音波振動加工裝置只能綁定特殊規格的專門刀具，並不利於推廣。
因此，為解決習知超音波振動加工裝置的種種問題，本發明提出一種易於產生扭轉模態的超音波振動加工裝置。
為達上述目的及其他目的，本發明提出一種超音波振動加工裝置，其包含：一後蓋構件；一電致動轉換構件，具有一軸方向以及沿該軸方向相反二側的一頂面及一底面，該頂面連接該後蓋構件，該電致動轉換構件接收電能而沿該軸向方向振動；以及一扭轉模態產生構件，呈盤狀，該扭轉模態產生構件的一第一表面大於該電致動轉換構件的底面，該第一表面的中心區域連接該底面，該第一表面具有環繞該電致動轉換構件的凹槽。
於本發明之一實施例中，該扭轉模態產生構件受該電致動轉換構件的振動而產生扭轉振動模態。
於本發明之一實施例中，具有複數個振動模態。
於本發明之一實施例中，該凹槽的截面為圓弧形。
於本發明之一實施例中，該後蓋構件及該電致動轉換構件構成一柱體。
於本發明之一實施例中，更包括一固定構件，貫穿該後蓋構件、該電致動轉換構件及該扭轉模態產生構件。
於本發明之一實施例中，該固定構件包括一緊迫螺栓及一絕緣套筒。
於本發明之一實施例中，該扭轉模態產生構件具有相反於該第一表面的一第二表面，該第二表面具有一刀具插入孔，用以連接一刀具。
於本發明之一實施例中，該第二表面設有至少二夾持孔。
於本發明之一實施例中，更包括一電源供應構件，電連接該電致動轉換構件。
藉此，本發明的超音波振動加工裝置除了沿軸方向的振動外，亦可以有扭轉的振動方式，加工時還可以混用二者，使刀具加工的鑿痕更為平滑細緻。並且本發明的超音波振動加工裝置本身的製作相比先前技術更為容易，利於量產並減少設備成本。除此之外，本發明的超音波振動加工裝置還可適用多種規格的刀具，無須綁定特殊規格的刀具，因此使用的自由度更高。
100:超音波振動加工裝置
1:後蓋構件
2:電致動轉換構件
21:頂面
22:底面
3:扭轉模態產生構件
31:第一表面
311:凹槽
32:第二表面
321:刀具插入孔
322:夾持孔
4:固定構件
41:緊迫螺栓
42:絕緣套筒
5:電源供應構件
L:軸方向
T:刀具
圖1係為根據本發明實施例之超音波振動加工裝置之立體示意圖。
圖2係為根據本發明實施例之超音波振動加工裝置之剖面示意圖。
圖3係為根據本發明實施例之超音波振動加工裝置之側視圖。
圖4係為根據本發明實施例之超音波振動加工裝置之俯視圖。
圖5係為根據本發明實施例之超音波振動加工裝置之仰視圖。
圖6係為根據本發明實施例之超音波振動加工裝置之直線振動模態實驗示意圖。
圖7係為根據本發明實施例之超音波振動加工裝置之扭轉振動模態實驗示意圖。
為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的申請專利範圍。說明如後：如圖1至圖4所示，本發明實施例之超音波振動加工裝置100其包含：一後蓋構件1、一電致動轉換構件2及一扭轉模態產生構件3。
後蓋構件1連接工作機台，電致動轉換構件2產生超音波振動，扭轉模態產生構件3將振動傳導給刀具以執行超音波振動加工。
如圖2所示，電致動轉換構件2具有一軸方向L以及沿軸方向L相反二側的一頂面21及一底面22。頂面21連接後蓋構件1，底面22連接扭轉模態產生構件3，亦即，電致動轉換構件2夾於後蓋構件1及扭轉模態產生構件3之間。在本實施例中，後蓋構件1及電致動轉換構件2大致構成一柱體的形狀，然而本發明不限於此。
電致動轉換構件2包含壓電材料。根據逆壓電效應，當在壓電材料表面施加電壓，電場作用使電偶極矩會被拉長，壓電材料為抵抗變化，會沿電場方向伸長。因此當電致動轉換構件2接收外部的電能(交流電)，則電致動轉換構件2會沿軸向方向L往復伸縮而振動。
扭轉模態產生構件3呈盤狀，具有大於電致動轉換構件2的底面22的一第一表面31。第一表面31的中心區域(圓心附近的範圍)連接底面22，而相對於中心區域的外圍，第一表面31具有環繞電致動轉換構件2的凹槽311。
扭轉模態產生構件3還具有相反於第一表面31的一第二表面32。第二表面32具有一刀具插入孔321，用以連接一刀具T(如圖5所示)。
藉由凹槽311，當輸入特定頻率的交流電時，電致動轉換構件2往復振動，扭轉模態產生構件3受電致動轉換構件2的振動而產生扭轉模態的振動並傳導給刀具T，使刀具T除了沿軸方向L的振動模態外，亦可以有扭轉的振動模態，加工時還可以混用二者，使刀具T加工的鑿痕更為平滑細緻。並且本發明的超音波振動加工裝置100本身的製作相比先前技術更為容易，利於量產並減少設備成本。本發明的超音波振動加工裝置100還可適用多種規格的刀具，無須綁定特殊規格的刀具，因此使用的自由度更高。
具體來說，如採用直徑為4mm的刀具，搭配本實施例的超音波振動加工裝置100，在33.3KHz、55.7KHz具有軸方向L的直線振動模態(如圖6所示)；而在19.5KHz、52.1KHz、82.6KHz、90.7KHz、126KHz、129KHz、149KHz具有扭轉的振動模態(如圖7所示)。
在另一個例子中，如採用直徑為6mm的刀具，搭配本實施例的超音波振動加工裝置100，在28.7KHz、58.2KHz具有軸方向L的直線振動模態；而在20.5KHz、53.8KHz、80.2KHz、89.3KHz、122KHz、130KHz、151KHz具有扭轉的振動模態。
進一步地，在本實施例中，如圖1及圖2所示，扭轉模態產生構件3的凹槽311的截面為圓弧形。然而本發明不限於此。
進一步地，在本實施例中，如圖2所示，超音波振動加工裝置100更包括一固定構件4，貫穿後蓋構件1、電致動轉換構件2及扭轉模態產生構件3以緊迫電致動轉換構件2。在本實施例中，固定構件2包括一緊迫螺栓41及一包覆緊迫螺栓41的絕緣套筒42，絕緣套筒42可隔絕緊迫螺栓41與電致動轉換構件2的直接接觸，然而本發明不限於此。
進一步地，在本實施例中，如圖5所示，第二表面32設有至少二夾持孔322，以供器具夾持移動超音波振動加工裝置100。
進一步地，在本實施例中，如圖2所示，超音波振動加工裝置100更包括一電源供應構件5，電連接電致動轉換構件2。電源供應構件5可改變輸出的交流電頻率，以使電致動轉換構件2、扭轉模態產生構件3產生不同的超音波振動並產生對應的振動模態。
本發明在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
100:超音波振動加工裝置
1:後蓋構件
2:電致動轉換構件
21:頂面
22:底面
3:扭轉模態產生構件
31:第一表面
311:凹槽
32:第二表面
321:刀具插入孔
4:固定構件
41:緊迫螺栓
42:絕緣套筒
5:電源供應構件
L:軸方向
Claims (9)
- 一種超音波振動加工裝置，其包含：一後蓋構件；一電致動轉換構件，具有一軸方向以及沿該軸方向相反二側的一頂面及一底面，該頂面連接該後蓋構件，該電致動轉換構件接收電能而沿該軸向方向振動；以及一扭轉模態產生構件，呈盤狀，該扭轉模態產生構件的一第一表面大於該電致動轉換構件的底面，該第一表面的中心區域連接該底面，該第一表面具有環繞該電致動轉換構件的凹槽，該凹槽的截面為圓弧形。
- 如請求項1所述之超音波振動加工裝置，其中該扭轉模態產生構件受該電致動轉換構件的振動而產生扭轉振動模態。
- 如請求項1所述之超音波振動加工裝置，具有複數個振動模態。
- 如請求項1所述之超音波振動加工裝置，其中該後蓋構件及該電致動轉換構件構成一柱體。
- 如請求項1所述之超音波振動加工裝置，更包括一固定構件，貫穿該後蓋構件、該電致動轉換構件及該扭轉模態產生構件。
- 如請求項5所述之超音波振動加工裝置，其中該固定構件包括一緊迫螺栓及一包覆該緊迫螺栓的絕緣套筒。
- 如請求項1所述之超音波振動加工裝置，其中該扭轉模態產生構件具有相反於該第一表面的一第二表面，該第二表面具有一刀具插入孔，用以連接一刀具。
- 如請求項7所述之超音波振動加工裝置，其中該第二表面設有至少二夾持孔。
- 如請求項1所述之超音波振動加工裝置，更包括一電源供應構件，電連接該電致動轉換構件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108122588A TWI705859B (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 超音波振動加工裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108122588A TWI705859B (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 超音波振動加工裝置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI705859B true TWI705859B (zh) | 2020-10-01 |
| TW202100250A TW202100250A (zh) | 2021-01-01 |
Family
ID=74091561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW108122588A TWI705859B (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 超音波振動加工裝置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI705859B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205466777U (zh) * | 2016-01-11 | 2016-08-17 | 苏州市职业大学 | 一种超声波打孔机 |
-
2019
- 2019-06-27 TW TW108122588A patent/TWI705859B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205466777U (zh) * | 2016-01-11 | 2016-08-17 | 苏州市职业大学 | 一种超声波打孔机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202100250A (zh) | 2021-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7984839B2 (en) | Ultrasonic device with longitudinal and torsional sonotrodes | |
| CN106925809B (zh) | 变维振动辅助钻削装置及轨迹产生方法 | |
| CN103920635A (zh) | 一种纵扭复合超声振动加工装置 | |
| CN110052870B (zh) | 一种超声刀柄 | |
| CN108080781A (zh) | 用于超声波焊接工艺的喇叭 | |
| KR0145368B1 (ko) | 종 진동을 비틀림 진동으로 변환하는 공구 혼 | |
| JP2015509850A (ja) | 低熱伝導性ツールおよび高機械的特性を有する振動溶着機を用いた部品の溶着方法および対応する振動溶着機 | |
| US3681627A (en) | Sonically operated tool and sonic motor therefor | |
| CN109202259A (zh) | 超声波连接夹具、连接结构和连接方法 | |
| Liu et al. | A longitudinal-torsional composite ultrasonic vibrator with thread grooves | |
| US20060144906A1 (en) | Ultrasonic welder with high-Q tool | |
| CN113477496A (zh) | 一种双激励纵扭复合超声振动装置 | |
| JP6212573B2 (ja) | 超音波溶接機用の超音波コレットホーン | |
| TWI705859B (zh) | 超音波振動加工裝置 | |
| US3607580A (en) | Tool having penetration limiting means for joining thermoplastic parts by sonic or ultrasonic energy | |
| US10052714B2 (en) | Ultrasonic welding device with dual converters | |
| CN104624461A (zh) | 一种侧向激励式超声椭圆振动铣削刀柄 | |
| CN105382402A (zh) | 超声波焊接机机架 | |
| JP2007038620A (ja) | 円盤状ブレード及び切断装置 | |
| CN109571158B (zh) | 一种圆周驱动超声振动辅助抛光工具 | |
| US3885172A (en) | Sonic transducer | |
| JP7492391B2 (ja) | 超音波接合装置、超音波接合装置のチップ部材及びチップ部材の取付方法 | |
| CN205290057U (zh) | 超声波换能器固定机构 | |
| JP6211976B2 (ja) | 超音波溶接装置 | |
| JP2008162004A (ja) | バイトホルダー |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |