本發(fā)明涉及超聲振動(dòng)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置。

背景技術(shù)：

超聲振動(dòng)加工裝置是一種是利用超聲頻作小振幅振動(dòng)的工具。從上世紀(jì)七十年代起，一些學(xué)者就把超聲振動(dòng)引入到精密切削加工中。采用單一振動(dòng)輔助切削可提高表面精度和質(zhì)量、降低切削溫度和切削力、提高工藝系統(tǒng)剛度、增加刀具壽命等。但是，采用單一振動(dòng)輔助加工存在控制振動(dòng)方向與切削方向最佳參數(shù)困難的問題，單一方向超聲振動(dòng)限制了許多切削加工方法和加工范圍。到了上世紀(jì)末，國(guó)外學(xué)者又提出了二維超聲加工的概念，刀具振動(dòng)軌跡由兩個(gè)方向的振動(dòng)合成，形成橢圓振動(dòng)軌跡。橢圓振動(dòng)切削繼承了傳統(tǒng)振動(dòng)切削的優(yōu)勢(shì)，并且盡可能的避免了后刀面與已加工表面的摩擦，進(jìn)一步提高了工件表面質(zhì)量和刀具使用壽命。所以，研究橢圓振動(dòng)切削對(duì)精密制造加工行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。對(duì)于二維超聲切削加工，二維振動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵，目前國(guó)內(nèi)外采用的方法主要有單激勵(lì)超聲波二維超聲振動(dòng)和雙激勵(lì)超聲波二維超聲振動(dòng)，而無論是單激勵(lì)超聲波二維超聲振動(dòng)，還是雙激勵(lì)超聲波二維超聲振動(dòng)，超聲波換能器與工具桿之間都是呈剛性連接，這樣，兩組振動(dòng)之間就會(huì)相互干擾，難以得到所需的目標(biāo)振動(dòng)軌跡，另外，也難以形成復(fù)雜的振動(dòng)方式，比如，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置，通過采用具有一定柔性的導(dǎo)波線連接在超聲波換能器與工具桿之間，即可以有效消除雙激勵(lì)超聲波二維超聲振動(dòng)由于剛性連接所造成的弊端，又可以實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝非常方便的特點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置，包括兩個(gè)超聲波換能器、一個(gè)工具頭和一個(gè)工具桿；工具桿為柱形，工具桿的一端的端面連接所述工具頭；該加工裝置還包括兩組具有一定柔性的導(dǎo)波線，兩組柔性導(dǎo)波線的各一端分別在工具桿的另一端的端部與工具桿的周面切向連接，兩組柔性導(dǎo)波線的各另一端分別與兩個(gè)超聲波換能器相連接，從而將兩個(gè)超聲波換能器的預(yù)置激勵(lì)通過對(duì)應(yīng)的柔性導(dǎo)波線以縱向振動(dòng)輸出的方式傳輸?shù)焦ぞ邨U的對(duì)應(yīng)位置處，形成兩個(gè)超聲波換能器的預(yù)置激勵(lì)在工具桿上的疊加而產(chǎn)生工具桿的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并利用導(dǎo)波線的柔性特征，消除兩個(gè)超聲波換能器的振動(dòng)輸出在工具桿上的相互影響。

所述工具桿的橫截面為圓形或正多邊形。

所述兩個(gè)超聲波換能器通過柔性導(dǎo)波線后的縱向振動(dòng)輸出方向與工具桿的周向相同。

所述兩個(gè)超聲波換能器通過對(duì)應(yīng)的柔性導(dǎo)波線與工具桿的周面的兩個(gè)連接位置為180度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；所述兩個(gè)超聲波換能器的預(yù)置激勵(lì)的相位相同。

所述兩個(gè)超聲波換能器通過對(duì)應(yīng)的柔性導(dǎo)波線與工具桿的周面的兩個(gè)連接位置處在對(duì)應(yīng)于工具桿的另一端的端面的同一側(cè)邊；所述兩個(gè)超聲波換能器的預(yù)置激勵(lì)的相位差為180度。

進(jìn)一步的，還包括第三個(gè)超聲波換能器和第三組柔性導(dǎo)波線，第三組柔性導(dǎo)波線的一端連接在工具桿的另一端的端面中心，第三組柔性導(dǎo)波線的另一端與第三個(gè)超聲波換能器相連接，從而使工具桿在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的同時(shí)還復(fù)合縱向振動(dòng)，并利用導(dǎo)波線的柔性特征，消除三個(gè)超聲波換能器的振動(dòng)輸出在工具桿上的相互影響。

進(jìn)一步的，還包括第三個(gè)超聲波換能器和第三組柔性導(dǎo)波線，第三組柔性導(dǎo)波線的一端在工具桿的另一端的端部與工具桿的周面徑向連接，第三組柔性導(dǎo)波線的另一端與第三個(gè)超聲波換能器相連接，從而使工具桿在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的同時(shí)還復(fù)合彎曲振動(dòng)，并利用導(dǎo)波線的柔性特征，消除三個(gè)超聲波換能器的振動(dòng)輸出在工具桿上的相互影響。

所述超聲波換能器設(shè)為縱向振動(dòng)輸出，所述超聲波換能器的振動(dòng)輸出端與柔性導(dǎo)波線的另一端的軸線呈同軸相連接。

所述超聲波換能器設(shè)為彎曲振動(dòng)輸出，所述超聲波換能器的振動(dòng)輸出端與柔性導(dǎo)波線的另一端的軸線呈垂直相連接。

所述每組導(dǎo)波線呈直線狀連接在對(duì)應(yīng)的超聲波換能器和工具桿的對(duì)應(yīng)位置之間；或者是呈小曲率的彎曲狀連接在對(duì)應(yīng)的超聲波換能器和工具桿的對(duì)應(yīng)位置之間。

所述每組導(dǎo)波線為一條導(dǎo)波線或多條導(dǎo)波線。

所述每組導(dǎo)波線的長(zhǎng)度大于該組導(dǎo)波線所連接的超聲波換能器的激勵(lì)的頻率振動(dòng)波的半波長(zhǎng)度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明由于采用了設(shè)置兩組具有一定柔性的導(dǎo)波線，兩組柔性導(dǎo)波線的各一端分別在工具桿的另一端的端部與工具桿的周面切向連接，兩組柔性導(dǎo)波線的各另一端分別與兩個(gè)超聲波換能器相連接，從而將兩個(gè)超聲波換能器的預(yù)置激勵(lì)通過對(duì)應(yīng)的柔性導(dǎo)波線以縱向振動(dòng)輸出的方式傳輸?shù)焦ぞ邨U的對(duì)應(yīng)位置處，形成兩個(gè)超聲波換能器的預(yù)置激勵(lì)在工具桿上的疊加而產(chǎn)生工具桿的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并利用導(dǎo)波線的柔性特征，消除兩個(gè)超聲波換能器的振動(dòng)輸出在工具桿上的相互影響。本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，通過使用柔性的導(dǎo)波線連接在超聲波換能器與工具桿之間，可以有效消除雙激勵(lì)超聲波二維超聲振動(dòng)由于剛性連接所造成的弊端，使工具頭振動(dòng)輸出軌跡為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝非常方便的特點(diǎn)。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置不局限于實(shí)施例。

附圖說明

圖1是實(shí)施例一本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例一本發(fā)明的導(dǎo)波線的構(gòu)造示意圖；

圖3是實(shí)施例一本發(fā)明的導(dǎo)波線的截面示意圖；

圖4是實(shí)施例二本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例三本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是實(shí)施例四本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

參見圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置，包括兩個(gè)超聲波換能器11、12、一個(gè)工具頭2和一個(gè)工具桿3；工具桿3為柱形，工具桿3的橫截面為圓形，即工具桿3為圓柱形，其中，工具桿3的一端呈錐臺(tái)形，工具桿3的一端的端面31連接所述工具頭2；該加工裝置還包括兩組具有一定柔性的導(dǎo)波線41、42，兩組柔性導(dǎo)波線41、42的各一端分別在工具桿3的另一端的端部與工具桿的周面32切向連接，兩組柔性導(dǎo)波線41、42的各另一端分別與兩個(gè)超聲波換能器11、12對(duì)應(yīng)相連接，從而將兩個(gè)超聲波換能器11、12的預(yù)置激勵(lì)通過對(duì)應(yīng)的柔性導(dǎo)波線41、42以縱向振動(dòng)輸出的方式傳輸?shù)焦ぞ邨U3的對(duì)應(yīng)位置處，形成兩個(gè)超聲波換能器11、12的預(yù)置激勵(lì)在工具桿3上的疊加而產(chǎn)生工具桿3的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并利用導(dǎo)波線的柔性特征，消除兩個(gè)超聲波換能器11、12的振動(dòng)輸出在工具桿3上的相互影響。本實(shí)施例的工具桿3為圓柱形，當(dāng)然，工具桿3的橫截面也可以是正四邊形即正方形等其他正多邊形。

本實(shí)施例中，兩個(gè)超聲波換能器11、12通過柔性導(dǎo)波線41、42后的縱向振動(dòng)輸出方向與工具桿3的圓周方向相同。

本實(shí)施例中，兩個(gè)超聲波換能器11、12通過對(duì)應(yīng)的柔性導(dǎo)波線41、42與工具桿3的周面的兩個(gè)連接位置為180度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；所述兩個(gè)超聲波換能器11、12的預(yù)置激勵(lì)的相位相同。

本實(shí)施例中，超聲波換能器11、12均設(shè)為縱向振動(dòng)輸出，所述超聲波換能器11、12的振動(dòng)輸出端與柔性導(dǎo)波線41、42的另一端的軸線呈同軸相連接。

當(dāng)然，兩個(gè)超聲波換能器也可以設(shè)為彎曲振動(dòng)輸出，當(dāng)采用彎曲振動(dòng)輸出時(shí)，超聲波換能器的振動(dòng)輸出端與柔性導(dǎo)波線的軸線呈垂直相連接。

當(dāng)然，本發(fā)明也可以是采用一個(gè)聲波換能器設(shè)為縱向振動(dòng)輸出，一個(gè)超聲波換能器為彎曲振動(dòng)輸出，通過與導(dǎo)波線不同方式的連接，使得導(dǎo)波線均以縱向振動(dòng)輸出方式傳輸給工具桿。

本實(shí)施例中，每組導(dǎo)波線41、42呈小曲率的彎曲狀連接在對(duì)應(yīng)的超聲波換能器11、12和工具桿3的對(duì)應(yīng)位置之間。當(dāng)然，每組導(dǎo)波線也可以是呈直線狀連接在對(duì)應(yīng)的超聲波換能器和工具桿的對(duì)應(yīng)位置之間。

本實(shí)施例中，每組導(dǎo)波線41、42為一條導(dǎo)波線，當(dāng)然，根據(jù)需要也可以是多條導(dǎo)波線。

每組導(dǎo)波線41、42的長(zhǎng)度大于該組導(dǎo)波線所連接的超聲波換能器11、12的激勵(lì)的頻率振動(dòng)波的半波長(zhǎng)度。

導(dǎo)波線41、42與超聲波換能器11、12、工具桿3相連接時(shí)，是在超聲波換能器11、12和工具桿3的對(duì)應(yīng)位置上分別有小孔，在導(dǎo)波線41、42的兩端分別插在超聲波換能器11、12和工具桿3的對(duì)應(yīng)小孔中，可以是一個(gè)小孔連接一根導(dǎo)波線，也可以根據(jù)實(shí)際需要，用一個(gè)小孔連接多根導(dǎo)波線，或者用多個(gè)小孔來對(duì)應(yīng)連接多根導(dǎo)波線。

導(dǎo)波線41、42截面為圓形，當(dāng)然，也可以是其他的截面形狀，比如橢圓形、矩形等。

導(dǎo)波線4的兩端分別是采用焊接的方式與超聲波換能器1的輸出端、工具桿3相固定，當(dāng)然，也可以采用其他的方法相固定。

本發(fā)明的一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置，采用了設(shè)置兩組具有一定柔性的導(dǎo)波線41、42，兩組柔性導(dǎo)波線41、42的各一端分別在工具桿3的另一端的端部與工具桿的周面32切向連接，兩組柔性導(dǎo)波線41、42的各另一端分別與兩個(gè)超聲波換能器11、12相連接，從而將兩個(gè)超聲波換能器11、12的預(yù)置激勵(lì)通過對(duì)應(yīng)的柔性導(dǎo)波線以縱向振動(dòng)輸出的方式傳輸?shù)焦ぞ邨U3的對(duì)應(yīng)位置處，形成兩個(gè)超聲波換能器11、12的預(yù)置激勵(lì)在工具桿3上的疊加而產(chǎn)生工具桿3的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并利用導(dǎo)波線的柔性特征，消除兩個(gè)超聲波換能器11、12的振動(dòng)輸出在工具桿3上的相互影響。本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，通過使用柔性的導(dǎo)波線41、42連接在超聲波換能器11、12與工具桿3之間，可以有效消除雙激勵(lì)超聲波二維超聲振動(dòng)由于剛性連接所造成的弊端，使工具頭振動(dòng)輸出軌跡為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝非常方便的特點(diǎn)。

實(shí)施例二

參見圖4所示，本發(fā)明的一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置，與實(shí)施例一的不同之處在于，兩個(gè)超聲波換能器11、12通過對(duì)應(yīng)的柔性導(dǎo)波線41、42與工具桿的周面32的兩個(gè)連接位置處在對(duì)應(yīng)于工具桿的另一端的端面33的同一側(cè)邊；所述兩個(gè)超聲波換能器11、12的預(yù)置激勵(lì)的相位差為180度。

實(shí)施例三

參見圖5所示，本發(fā)明的一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置，與實(shí)施例一的不同之處在于，進(jìn)一步的，還包括第三個(gè)超聲波換能器13和第三組柔性導(dǎo)波線43，第三組柔性導(dǎo)波線43的一端連接在工具桿3的另一端的端面33中心，第三組柔性導(dǎo)波線43的另一端與第三個(gè)超聲波換能器13相連接，從而使工具桿3在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的同時(shí)還復(fù)合縱向振動(dòng)，并利用導(dǎo)波線的柔性特征，消除三個(gè)超聲波換能器11、12、13的振動(dòng)輸出在工具桿3上的相互影響。

實(shí)施例三

參見圖6所示，本發(fā)明的一種基于導(dǎo)波線的扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工裝置，與實(shí)施例一的不同之處在于，進(jìn)一步的，還包括第三個(gè)超聲波換能器13和第三組柔性導(dǎo)波線43，第三組柔性導(dǎo)波線43的一端在工具桿的另一端的端部與工具桿的周面32徑向連接，第三組柔性導(dǎo)波線43的另一端與第三個(gè)超聲波換能器13相連接，從而使工具桿3在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的同時(shí)還復(fù)合彎曲振動(dòng)，并利用導(dǎo)波線的柔性特征，消除三個(gè)超聲波換能器11、12、13的振動(dòng)輸出在工具桿上的相互影響。

上述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。