旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲波加工領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動(dòng)的刀具，并通過(guò)它與工件之間游離于液體中的磨料對(duì)被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工設(shè)備。如圖5所示，超聲波加工機(jī)主要包括順次布置的超聲波發(fā)生器1、換能器2、變幅桿3和刀具4，刀具4和工件間設(shè)有磨料懸浮液，另外，還設(shè)有升降裝置，使刀具4可以上下移動(dòng)。
[0003]超聲波加工機(jī)的原理在于:利用超聲波發(fā)生器I將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，換能器2將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動(dòng)，通過(guò)振幅擴(kuò)大棒(變幅桿3)使固定在變幅桿端部的刀具振產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面使工件成型。超聲波切割具有切口光滑、牢靠，切邊準(zhǔn)確，不會(huì)變形，不翹邊、起毛、抽絲、皺折等優(yōu)點(diǎn)。然而，超聲波加工的缺點(diǎn)也很明顯，由于主要是采用振動(dòng)刮磨的方式進(jìn)行加工，其加工速度較慢，效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可提高加工速度的旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可提高加工速度的旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)，包括能使工件臺(tái)移動(dòng)的升降裝置，從上至下依次連接的超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿和刀具，其中，
還包括伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出端與超聲波發(fā)生器連接；
所述升降裝置包括固定連接的機(jī)座和支架，伺服電機(jī)固定在支架上，機(jī)座包括底座、夾爪和絲桿；支架固定在底座上，底座與絲桿螺紋連接，絲桿與夾爪固定連接，夾爪上設(shè)有手柄；
所述變幅桿設(shè)有中空的腔體，變幅桿上設(shè)有進(jìn)液口，進(jìn)液口與所述腔體連通，變幅桿與換能器固定的相對(duì)端設(shè)有用于容納刀具的球窩；
所述刀具為表面設(shè)有磨料層的球體，球體的表面設(shè)有凹槽，球窩的深度大于球體的半徑且小于球體的直徑，球體滾動(dòng)設(shè)置在球窩中。
[0006]本發(fā)明的原理和有益效果在于:
在加工過(guò)程中，磨料以很高的頻率不斷錘擊工件表面，同時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使磨料懸浮液中的磨料不斷磨削工件，在超聲振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)共同作用下，錘擊和磨削作用相互疊加，對(duì)工件進(jìn)行加工，同時(shí)，懸浮切割液在加工過(guò)程中不斷循環(huán)進(jìn)出，在工具的超聲振動(dòng)下產(chǎn)生空化效應(yīng)，加快了材料去除，加工效率更高。
[0007]伺服電機(jī)的輸出端與超聲波發(fā)生器連接，由于超聲波發(fā)生器與換能器、變幅桿和刀具順次連接，則刀具在振動(dòng)時(shí)，伴隨著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)磨料以刮擦的方式對(duì)工件進(jìn)行加工。升降裝置則用于使工件移動(dòng)，以保證刀具始終可以接觸到工件。變幅桿為中空的腔體，變幅桿上設(shè)有進(jìn)液口，變幅桿與換能器固定的相對(duì)端設(shè)有用于容納刀具的球窩；磨料懸浮液從進(jìn)液口進(jìn)入到變幅桿中，刀具滾動(dòng)時(shí)，能將腔體內(nèi)的磨料懸浮液帶出，對(duì)工件進(jìn)行刮磨，同時(shí)，磨料懸浮液還具有冷卻的作用。刀具為表面設(shè)有磨料層的球體，球體的表面設(shè)有凹槽，球窩的深度大于球體的半徑且小于球體的直徑，球體滾動(dòng)設(shè)置在球窩中，當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)置在其表面的耐磨層對(duì)工件有很好的打磨作用，增加了打磨的效率，并且，腔體中的磨料懸浮液能從凹槽中出來(lái)，彌補(bǔ)了刀具滾動(dòng)時(shí)，磨料懸浮液出來(lái)的量不足的缺點(diǎn)。
[0008]與傳統(tǒng)的超聲波加工機(jī)相比，本發(fā)明增加了伺服電機(jī)的設(shè)置，在超聲振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)共同作用下，錘擊和磨削作用相互疊加，對(duì)工件進(jìn)行加工；并且，刀具本身在旋轉(zhuǎn)的作用下，對(duì)工件也有很好的打磨作用，大大的增加了加工的效率。
[0009]進(jìn)一步，變幅桿為下小上大的階梯型變幅桿。與圓錐型和指數(shù)型的變幅桿相比，階梯型變幅桿的振動(dòng)放大倍數(shù)最大，且其制作工藝也更簡(jiǎn)單。
[0010]進(jìn)一步，所述磨料層為碳化硼或金剛石或電剛玉。根據(jù)不同的加工材料選用不同的磨料層。碳化硼磨料層適合加工硬質(zhì)合金和淬火鋼，金剛石磨料層適合加工金剛石和寶石，電剛玉磨料層適合加工玻璃和石英。
[0011]進(jìn)一步，換能器為壓電換能器，與磁致伸縮換能器相比，壓電換能器成本更低，效率更高，適應(yīng)性和波形的頻率范圍更廣。
[0012]進(jìn)一步，凹槽的槽深小于球體半徑的五分之一。凹槽不易過(guò)深，防止磨料懸浮液大量流出。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
圖1為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)的實(shí)施例的爆炸圖；
圖4為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)的實(shí)施例中刀具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為傳統(tǒng)超聲波加工機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1-圖4的【附圖說(shuō)明】中的附圖標(biāo)記為:升降裝置1，底座100，絲桿101，夾爪102，手柄103，支架104，伺服電機(jī)2，超聲波發(fā)生器3，壓電換能器4，變幅桿5，刀具6。
[0015]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)，包括伺服電機(jī)2、超聲波發(fā)生器3、壓電換能器4、變幅桿5、刀具6和升降裝置I。升降裝置I包括機(jī)座和支架104，機(jī)座包括底座100、絲桿101和夾爪102，支架104焊接在底座100上，底座100上設(shè)有與絲桿101相互匹配的螺紋孔，絲桿的101上端設(shè)有夾爪，夾爪102用于固定工件，夾爪102上設(shè)有手柄103，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄103即可完成夾爪102的升降。
[0016]兩個(gè)支架104的上端焊接有固定桿，固定桿與伺服電機(jī)2焊接在一起，用于固定伺服電機(jī)2。伺服電機(jī)2的輸出端與超聲波發(fā)生器3連接，超聲波發(fā)生器3的超聲波發(fā)出端與壓電換能器4連接，壓電換能器4的下端螺紋連接有變幅桿5，壓電換能器5將超聲波能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并傳遞給變幅桿5，變幅桿5呈下小上大的階梯型，變幅桿5內(nèi)設(shè)有中空的腔體，變幅桿5上進(jìn)液口，進(jìn)液口與所述腔體連通。如圖4所示，變幅桿5的下端還設(shè)有用于容納刀具6的球窩，刀具6為球體，球體上通過(guò)燒制的方法將磨料固定在球體的表面，形成磨料層。根據(jù)不同的加工材料選用不同的磨料層。碳化硼磨料層適合加工硬質(zhì)合金和淬火鋼，金剛石磨料層適合加工金剛石和寶石，電剛玉磨料層適合加工玻璃和石英。刀具6上還設(shè)有凹槽，凹槽的槽深小于球體半徑的五分之一，凹槽不易過(guò)深，防止磨料懸浮液大量流出。
[0017]具體工作時(shí)，安裝好本裝置。將工件放入夾爪102中固定牢固，將磨料懸浮液通過(guò)變幅桿5的進(jìn)液口加入變幅桿5的腔體中，并在工件的凹槽中加入適量的磨料懸浮液。開(kāi)啟超聲波發(fā)生器3，預(yù)熱I分鐘后，開(kāi)啟伺服電機(jī)2，即可對(duì)工件進(jìn)行加工。加工過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況轉(zhuǎn)動(dòng)手柄103，來(lái)調(diào)節(jié)工件的位置，使工件可以和刀具間歇性的接觸，以便磨料懸浮液可以從變幅桿5中流出。
[0018]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專(zhuān)利的實(shí)用性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)，包括能使工件臺(tái)移動(dòng)的升降裝置，從上至下依次連接的超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿和刀具，其特征在于， 還包括伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出端與超聲波發(fā)生器連接； 所述升降裝置包括固定連接的機(jī)座和支架，伺服電機(jī)固定在支架上，機(jī)座包括底座、夾爪和絲桿；支架固定在底座上，底座與絲桿螺紋連接，絲桿與夾爪固定連接，夾爪上設(shè)有手柄； 所述變幅桿設(shè)有中空的腔體，變幅桿上設(shè)有進(jìn)液口，進(jìn)液口與所述腔體連通，變幅桿與換能器固定的相對(duì)端設(shè)有用于容納刀具的球窩； 所述刀具為表面設(shè)有磨料層的球體，球體的表面設(shè)有凹槽，球窩的深度大于球體的半徑且小于球體的直徑，球體滾動(dòng)設(shè)置在球窩中。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)，其特征在于，變幅桿呈下小上大的階梯型。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)，其特征在于，所述磨料層為碳化硼或金剛石或電剛玉。
4.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)，其特征在于，所述換能器為壓電換能器。
5.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)，其特征在于，凹槽的槽深小于球體半徑的五分之一。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于超聲波加工領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)，包括能使工件臺(tái)移動(dòng)的升降裝置，和順次固定布置的超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿和刀具，其中，還包括伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出端與超聲波發(fā)生器連接；所述升降裝置包括固定連接的機(jī)座和支架，伺服電機(jī)固定在支架上，機(jī)座包括底座、夾爪和絲桿；支架固定在底座上，底座與絲桿螺紋連接，絲桿與夾爪固定連接，夾爪上設(shè)有手柄；所述變幅桿為中空的腔體，變幅桿上設(shè)有進(jìn)液口，變幅桿與換能器固定的相對(duì)端設(shè)有用于容納刀具的球窩；所述刀具為表面設(shè)有磨料層的球體，球體的表面設(shè)有凹槽。本裝置能在超聲振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)共同作用下，錘擊和磨削作用相互疊加，大大的提高了加工效率。
【IPC分類(lèi)】B24B1-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104827355
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510264363
【發(fā)明人】楊盛強(qiáng)
【申請(qǐng)人】遵義市節(jié)慶機(jī)電有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月21日