一種超聲加工設備冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷卻裝置，特別是一種超聲加工設備冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲加工技術(shù)是一種高效，低成本，無污染的特種加工技術(shù)，其在學術(shù)界和工業(yè)界得到了廣泛的應用。常用的超聲加工設備是由超聲波發(fā)生器，換能器，變幅桿和喇叭等組成。工作原理是:50Hz的工頻電進入超聲波發(fā)生器后產(chǎn)生的高頻振蕩電信號提供給換能器；換能器將高頻電信號轉(zhuǎn)為高頻機械振動信號，經(jīng)變幅桿增大或者減小振幅，將能量傳遞給超聲喇叭，喇叭將一定振幅和頻率的超聲波傳遞給工件。
[0003]超聲換能器是由壓電陶瓷片，電極片和前后蓋板等組成。它的工作原理是利用逆壓電效應，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。但在換能器工作時，不可避免地會發(fā)熱，主要有兩個原因:
(I)電損失將部分電能轉(zhuǎn)化為機械能，產(chǎn)生熱量；(2)高頻機械振動時，壓電元件內(nèi)部的高頻機械摩擦，由摩擦生熱導致?lián)Q能器溫度升高。基于以上兩個主要原因，一種大功率、連續(xù)工作的加工環(huán)境下，換能器將產(chǎn)生大量的熱，所以要設置冷卻裝置加以保護，防止換能器過熱損毀。
[0004]目前，換能器冷卻方式常采用的是氣冷，水冷和油冷。但利用氣冷時，氣體中夾雜的灰塵和水蒸氣傳送到殼體內(nèi)，會增加高頻電信號下?lián)Q能器橋接短路的風險；其次，氣體熱容和導熱系數(shù)較小，所以對大功率、連續(xù)工作的超聲加工設備的冷卻效果不甚理想。此外，中國專利文獻CN 202591095 U公布了一種用于超聲換能器上的冷卻環(huán)，該冷卻環(huán)采用水冷，放置在壓電陶瓷后蓋板外側(cè)，這種間接散熱的方法會形成一個溫度梯度，因此，該裝置并不能及時地將熱量散出。中國專利文獻CN 104190608 A公布了一種油冷超聲換能器調(diào)幅器一體件，它僅僅對換能器進行冷卻，并且殼體和調(diào)幅器構(gòu)成的腔體中注入礦物油后封閉。因為冷卻液灌裝在封閉腔體內(nèi)，沒有流動性，冷卻效果不好；另外在高頻振動條件下，無壓力的礦物油不可避免地會氣化產(chǎn)生氣穴，嚴重影響超聲加工設備的工作穩(wěn)定性和加工效率。
[0005]實驗研究表明，大功率、連續(xù)工作的超聲加工設備，不僅換能器會產(chǎn)生大量的熱，變幅桿和喇叭也會由于高頻機械振動產(chǎn)生熱量，導致變幅桿和喇叭本體溫度升高。2013年，中國臺灣某大學Yen-Pin Tsai等人研究發(fā)現(xiàn)，變幅桿和喇叭溫度過高會引起超聲加工設備諧振頻率的變化，對超聲加工效率造成嚴重影響。而現(xiàn)有的超聲加工設備的冷卻裝置，通常僅僅對換能器冷卻，很少有對換能器、變幅桿和喇叭同時進行散熱的的全冷卻裝置。因此，特別是對大功率、連續(xù)工作條件下超聲加工設備的全冷卻顯得格外重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種超聲加工設備冷卻裝置，該裝置能夠?qū)Τ暭庸ぴO備的換能器、變幅桿和喇叭同時進行散熱。
[0007]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種超聲加工設備冷卻裝置，所述超聲加工設備包括依次連接的超聲波發(fā)生器、超聲換能器、變幅桿和喇口八，該冷卻裝置包括包圍在所述超聲換能器、所述變幅桿和所述喇叭外面的冷卻套，所述冷卻套的上端與所述超聲換能器的壓電陶瓷片后蓋板密封固定連接，所述冷卻套的下端與所述喇叭柔性密封連接；在所述冷卻套與所述超聲換能器、所述變幅桿和所述喇叭之間形成有流體冷卻室；在所述冷卻套的下部設有流體冷卻室進口，所述流體冷卻室進口通過供給管與冷卻液儲槽相連，在所述冷卻套的上部設有流體冷卻室出口，所述流體冷卻室出口通過排出管與冷卻液收集槽相連，所述流體冷卻室進口的過流面積大于所述流體冷卻室出口的過流面積，在所述排出管上安裝有單向栗。
[0008]在所述供給管上安裝有除氣裝置和除雜裝置，所述除雜裝置位于所述除氣裝置的上游。
[0009]在所述供給管上安裝有閥門，所述閥門位于所述除雜裝置的上游。
[0010]所述冷卻套是由通過螺紋連接的上殼體和下殼體組成的，所述上殼體與所述超聲換能器的壓電陶瓷片后蓋板通過螺栓密封固定連接，所述下殼體與所述喇叭通過O型密封圈柔性密封連接。
[0011]在所述變幅桿和所述喇叭的外側(cè)表面上涂布有硅膠吸振層。
[0012]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0013]— )采用冷卻液包圍超聲換能器，變幅桿和喇叭，這種超聲換能器，變幅桿和喇叭全冷卻的方式可以使超聲加工設備散熱冷卻效果更加明顯；適用于大功率、連續(xù)工作的超聲加工設備冷卻。
[0014]二)使流體冷卻室進口的過流面積大于流體冷卻室出口的過流面積，冷卻液入口孔徑比出口孔徑大，增大了冷卻液在腔體中的壓力，可有效地降低氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生；此外，變幅桿和喇叭上涂有硅膠吸振層，同樣也可抑制氣穴現(xiàn)象的發(fā)生，可使超聲加工設備工作穩(wěn)定可靠，效率提尚。
[0015]三、下殼體通過O型密封圈與喇叭相連，采用柔性連接，而非剛性直接接觸的方式可以降低喇叭的附加質(zhì)量，從而減小超聲振動諧振頻率的變化。
[0016]綜上所述，本發(fā)明采用流動壓力油對超聲加工設備的超聲換能器、變幅桿和喇叭同時進行散熱，采用冷卻液的流動可以帶走換能器、變幅桿和喇叭由于高頻振動或摩擦產(chǎn)生的熱量，不僅對超聲加工設備有良好的冷卻效果，還可以抑制氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生。能夠避免設備長時間工作造成過熱損壞，從而提高超聲加工設備的穩(wěn)定性和可靠性，提高加工效率和加工精度。特別適用大功率、連續(xù)工作的超聲加工設備冷卻。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1-換能器，2-變幅桿，3-喇機，4-冷卻套，41-上殼體，42-下殼體，5_冷卻室進口，6-除氣裝置，7-除雜裝置，8-供給管道，9-冷卻液儲槽，10-冷卻室出口，11-排出管道，12-單向栗，13-冷卻液收集槽，14-0型密封圈，15-硅膠吸振層，16-閥門。
【具體實施方式】
[0019]為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0020]請參閱圖1，一種超聲加工設備冷卻裝置，所述超聲加工設備包括依次連接的超聲波發(fā)生器、超聲換能器1、變幅桿2和喇叭3，該冷卻裝置包括包圍在所述超