專利名稱：高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波加工裝置，特別是涉及一種高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置。
背景技術(shù)：
目前，很多新型材料和多功能材料，如SiC、NdFeB、功能陶瓷等被廣泛應(yīng)用于工業(yè)工程、光學(xué)工程、汽車工業(yè)和航空航天工程等高科技精密零器件領(lǐng)域里，但這些材料一般都具有脆硬難加工的特點(diǎn)，使用傳統(tǒng)的金屬加工技術(shù)容易造成刀具的磨損、工件的燒傷和損傷，很難達(dá)到要求的精度，并且加工效率較低，超聲振動(dòng)加工技術(shù)是一種將超聲振動(dòng)與刀具或工件相結(jié)合的新型加工技術(shù)，相比傳統(tǒng)加工技術(shù)(車、銑、磨)具有切削力低、切削溫度低、加工效率高，能夠有效提高工件表面質(zhì)量，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究。
傳統(tǒng)的超聲振動(dòng)加工主軸裝置主要由換能器和變幅桿組成，通常換能器有磁致伸縮換能器和壓電陶瓷換能器兩種結(jié)構(gòu)，磁致伸縮換能器由鐵磁材料制成，由于伸縮系數(shù)小(40 μ m · m-1 )、機(jī)電轉(zhuǎn)換效率較低(30%)，逐漸被壓電陶瓷換能器取代，壓電換能器中的壓電陶瓷一般有圓片狀和圓管狀兩種結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工主軸設(shè)計(jì)中，壓電換能器的電流輸入信號通過兩種方式實(shí)現(xiàn)。一種是通過碳刷和集流裝置傳輸交變電流，從而使壓電陶瓷換能器產(chǎn)生超聲振動(dòng)，如中國專利02127820. 2、200810027205· 3和201010525882. 5中設(shè)計(jì)的以壓電陶瓷換能器為振動(dòng)源的超聲加工主軸，這種結(jié)構(gòu)在高速甚至超高速旋轉(zhuǎn)加工來說，容易造成碳刷的磨損而導(dǎo)致功能失效；另一種交變電流信號是通過電磁感應(yīng)非接觸方式傳輸，如中國專利200680024192. 3和200810199000. 3設(shè)計(jì)的超聲振動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通過電磁感應(yīng)方式傳輸交變電流信號的旋轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)主軸結(jié)構(gòu)來說，雖然避免了電刷與滑環(huán)的摩擦，但激勵(lì)線圈、感應(yīng)線圈在超高頻交變電流變化下，容易導(dǎo)致線圈發(fā)熱和產(chǎn)生磁渦流損耗，降低能量傳遞效率。還有以稀土超磁致伸材料為振動(dòng)源的換能器被廣泛應(yīng)用于超聲檢測，如專利200620079516. 0,200910077343. 7,201210002103. 2，稀土超磁致伸縮換能器在激勵(lì)線圈產(chǎn)生的磁場作用下實(shí)現(xiàn)稀土材料的伸縮位移變化，這種結(jié)構(gòu)超磁致伸縮換能器只能實(shí)現(xiàn)軸向的位移伸縮，而不能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種體積較小、轉(zhuǎn)速較高、可提供大功率和大超聲能量且可以實(shí)現(xiàn)工件旋轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為本發(fā)明的一種高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，包括輸出軸和傳輸軸，所述輸出軸和所述傳輸軸均為內(nèi)設(shè)階梯孔的階梯軸，所述輸出軸的一側(cè)連接振動(dòng)工具頭，所述輸出軸的另一側(cè)延伸至所述傳輸軸的內(nèi)孔內(nèi)且與所述傳輸軸固定連接，所述傳輸軸連接旋轉(zhuǎn)主軸，在所述輸出軸內(nèi)孔內(nèi)的軸向方向上由里向外依次安裝有稀土棒和管形的壓電陶瓷。所述稀土棒的一側(cè)設(shè)有前輻射塊，稀土棒的另一側(cè)設(shè)有后輻射塊，通過前輻射塊和后輻射塊使稀土棒安裝在輸出軸的內(nèi)孔，在所述稀土棒與所述壓電陶瓷之間設(shè)有壓電陶瓷壓筒，所述壓電陶瓷安 裝在所述壓電陶瓷壓筒與輸出軸內(nèi)孔之間，在所述壓電陶瓷壓筒的外側(cè)連接有用于密封輸出軸內(nèi)孔的壓緊端蓋。延伸至所述傳輸軸內(nèi)的輸出軸上纏繞有用于產(chǎn)生感應(yīng)電流的感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈與壓電陶瓷內(nèi)的電極片相連，所述傳輸軸的外緣上安裝有滾動(dòng)軸承，所述傳輸軸的外側(cè)還設(shè)置有線圈架和位于所述線圈架外緣的外套筒，所述線圈架與所述外套筒形成一個(gè)密閉的線圈放置腔，所述線圈架與所述滾動(dòng)軸承的外圈過盈配合，所述線圈放置腔設(shè)置有用于為稀土棒提供交變磁場的且為感應(yīng)線圈提供感應(yīng)電流的激勵(lì)線圈，這樣稀土棒的軸向伸縮應(yīng)變提供軸向振動(dòng)，壓電陶瓷彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)變提供徑向或切向振動(dòng)，工具的軸向振動(dòng)能夠降低工件表面粗糙度，徑向或切向振動(dòng)會增加材料去除率，因此稀土棒輸出的大應(yīng)變位移和壓電陶瓷的小應(yīng)變位移疊加的橢圓振動(dòng)充分利用了兩種振動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，有效提高了工件加工表面質(zhì)量，使得表面粗糙度平均降低30%，表面質(zhì)量提高一個(gè)等級，材料去除率提高20%，并且將二維超聲振動(dòng)施加于工具上，可以加工異形件外表面或內(nèi)腔面的精密加工。所述前輻射塊、稀土棒、后輻射塊的中心均設(shè)置有通孔，在所述通孔內(nèi)設(shè)置有預(yù)緊螺栓，所述預(yù)緊螺栓的一端連接有用于使稀土棒軸向壓緊的螺母，稀土棒的伸縮應(yīng)變與磁場強(qiáng)度、偏磁場強(qiáng)度和預(yù)緊應(yīng)力的大小有關(guān)，因此可以通過改變激勵(lì)電流和預(yù)緊螺栓、螺母裝置來控制超聲振幅的大小，使得設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)超聲扭振裝置適合不同精度加工情況，減少了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的繁瑣和制造成本。所述壓電陶瓷壓筒的兩端端面均為傾斜面且所述壓電陶瓷壓筒上設(shè)有徑向的縫隙，所述壓緊端蓋與所述輸出軸內(nèi)孔的孔壁上設(shè)與壓電陶瓷壓筒相配合的傾斜面，通過所述壓緊端蓋、輸出軸內(nèi)孔孔壁與壓電陶瓷壓筒上的傾斜面配合使管形壓電陶瓷徑向和軸向壓緊。所述輸出軸上設(shè)置有凹槽，所述感應(yīng)線圈卡夾在所述凹槽內(nèi)。所述壓緊端蓋、壓電陶瓷壓筒和輸出軸均開有通風(fēng)孔，所述壓緊端蓋外側(cè)安裝有渦輪風(fēng)扇，當(dāng)隨主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣通過渦輪風(fēng)扇流經(jīng)稀土材料和壓電陶瓷，進(jìn)行冷卻降溫。所述線圈架與所述激勵(lì)線圈之間設(shè)置有冷卻水管，增大了冷卻水管與線圈接觸面積，能夠有效降低超聲頻電流變化帶來的線圈發(fā)熱，同時(shí)可以避免冷卻水的泄漏問題。在所述外套筒的兩端均固定有軛鐵端蓋，所述外套筒與所述軛鐵端蓋之間設(shè)置有密封墊圈，與外套筒一起構(gòu)成閉合的磁路空間，防止漏磁。本發(fā)明所謂的稀土棒為圓片狀的稀土超磁致伸縮材料(Terfenol-D)和釹鐵硼永磁鐵相互疊加粘結(jié)而成，稀土超磁致伸縮材料是一種新型的磁致伸縮材料，伸縮應(yīng)變大比壓電陶瓷大5 8倍大約在200(Γ4000 μ m · πΓ1之間，能量密度比壓電陶瓷大1(Γ 4倍；磁機(jī)械耦合系數(shù)高，利于換能器的寬帶高頻工作，聲速較小，利于換能器的小型化設(shè)計(jì)。本發(fā)明所謂的壓電陶瓷為鈦酸鋇系、鋯鈦酸鉛二元系及在二元系中添加第三種ABO3(Α表示二價(jià)金屬離子，B表示四價(jià)金屬離子或幾種離子總和為正四價(jià))型化合物，如Pb (Mnl/3Nb2/3)03和Pb (Col/3Nb2/3)03等組成的三元系，如果在三元系統(tǒng)上再加入第四種或更多的化合物，可組成四元系或多元系壓電陶瓷。此外，還有一種偏鈮酸鹽系壓電陶瓷，如偏鈮酸鉀鈉(NaO. 5 · K0. 5 · NbO3)等，它們不含有毒的鉛，對環(huán)境保護(hù)有利，壓電陶瓷的制造特點(diǎn)是在直流電場下對鐵電陶瓷進(jìn)行極化處理，使之具有壓電效應(yīng)，一般極化電場為3 5kV/mm，溫度在100 150° C之間，時(shí)間5 20min，這三者是影響極化效果的主要因素，性能較好的壓電陶瓷，如鋯鈦酸鉛系陶瓷，其機(jī)電偶合系數(shù)可高達(dá)O. 313 O. 694。本發(fā)明的工作原理為超聲波發(fā)生器將50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻的交變電流信號，通過導(dǎo)線傳輸給激勵(lì)線圈，從而在稀土棒軸向方向產(chǎn)生了超聲頻的交變磁場，稀土超磁致伸縮材料在交變磁場和釹鐵硼永磁材料產(chǎn)生的偏置磁場共同作用下，在軸向方向產(chǎn)生了超聲頻的位移伸縮，即軸向超聲振動(dòng)，感應(yīng)線圈在磁場的變化下產(chǎn)生感應(yīng)電流，管形壓電陶瓷在感應(yīng)電流的作用下產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)變位移，兩種振動(dòng)信號在輸出軸端口疊加后合成為二維橢圓振動(dòng)位移，從而輸出軸帶動(dòng)工具頭在隨主軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)作二維超聲振動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了工件的旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果為
(I)本發(fā)明裝置將稀土超磁致伸縮材料和壓電陶瓷材料組合作為機(jī)電轉(zhuǎn)換超聲振動(dòng)源，并將二維超聲振動(dòng)施加于工具上，稀土超磁致伸縮材料的軸向伸縮應(yīng)變提供軸向振動(dòng)，管形壓電陶瓷材料彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)變提供徑向或切向振動(dòng)，工具的軸向振動(dòng)能夠降低工件表面粗糙度，徑向或切向振動(dòng)會增加材料去除率，因此稀土棒輸出的大應(yīng)變位移和壓電陶瓷的小應(yīng)變位移疊加的橢圓振動(dòng)充分利用了兩種振動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，有效提高了工件加工表面質(zhì)量，使得表面粗糙度平均降低30%，表面質(zhì)量提高一個(gè)等級，材料去除率提高20%,并且將二維超聲振動(dòng)施加于工具上，可以加工異形件外表面或內(nèi)腔面的精密加工。(2)稀土超磁致伸縮材料的伸縮應(yīng)變與磁場強(qiáng)度、偏磁場強(qiáng)度和預(yù)緊應(yīng)力的大小有關(guān)，因此可以通過改變激勵(lì)電流和預(yù)緊螺栓、螺母來控制超聲振幅的大小，使得設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)超聲扭振裝置適合不同精度加工情況，減少了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的繁瑣和制造成本。(3)傳輸軸的外緣上安裝有滾動(dòng)軸承，使稀土棒在交變磁場作用下軸向伸縮的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工。


圖I為高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為稀土棒的組成結(jié)構(gòu)圖。圖3為渦輪風(fēng)扇軸向的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為壓電陶瓷壓筒的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖I一圖4所示，本發(fā)明的一種高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，包括預(yù)緊螺栓I、螺母2、前輻射塊3、稀土棒4、輸出軸5、壓電陶瓷6、壓電陶瓷壓筒7、滾動(dòng)軸承8、線圈架9、激勵(lì)線圈10、外套筒11、后輻射壓塊12、感應(yīng)線圈13、壓緊端蓋14、冷卻水管15、傳輸軸16、渦輪風(fēng)扇17、定位套筒18、密封墊圈19、軛鐵端蓋20，輸出軸5和傳輸軸16均為內(nèi)設(shè)階梯孔的階梯軸，輸出軸5的一側(cè)連接振動(dòng)工具頭，輸出軸5的另一側(cè)延伸至傳輸軸16的內(nèi)孔內(nèi)且與傳輸軸16通過螺釘固定連接，傳輸軸16連接旋轉(zhuǎn)主軸，在輸出軸5內(nèi)孔內(nèi)的軸向方向上由里向外依次安裝有稀土棒4和管形的壓電陶瓷6。稀土棒4的一側(cè)設(shè)有前輻射塊3，稀土棒4的另一側(cè)設(shè)有后輻射塊12，通過前輻射塊3和后輻射塊12使稀土棒4安裝在輸出軸5的內(nèi)孔，前輻射塊3、稀土棒4、后輻射塊12的中心均設(shè)置有通孔，在通孔內(nèi)設(shè)置有預(yù)緊螺栓1，預(yù)緊螺栓I的一端連接有用于使稀土棒4軸向壓緊的螺母2，稀土棒由薄圓片狀的稀土超磁致伸縮材料21燒結(jié)薄圓片狀的釹鐵硼永磁材料22通過粘結(jié)而成且中間開有通孔，釹鐵硼永磁材料22為稀土磁致伸縮材料21提供了偏置磁場，并且這種設(shè)計(jì)可以減少高頻磁場變化造成的渦流損耗。在稀土棒4與壓電陶瓷6之間設(shè)有壓電陶瓷壓筒7，壓電陶瓷6安裝在壓電陶瓷壓筒7與輸出軸5內(nèi)孔之間，在壓電陶瓷壓筒7的外側(cè)連接有用于密封輸出軸5內(nèi)孔的壓緊端蓋14，壓電陶瓷壓筒7的兩端端面均為傾斜面且壓電陶瓷壓筒7上設(shè)有徑向的縫隙，壓緊端蓋14與輸出軸5內(nèi)孔的孔壁上設(shè)與壓電陶瓷壓筒7相配合的傾斜面，通過所述壓緊端蓋14、輸出軸5內(nèi)孔孔壁與壓電陶瓷壓筒7上的傾斜面配合使管形壓電陶瓷6徑向和軸向 壓緊，壓緊端蓋14、壓電陶瓷壓筒7和輸出軸5均開有通風(fēng)孔，壓緊端蓋14外側(cè)安裝有渦輪風(fēng)扇17，輸出軸5端口、稀土棒4、后輻射壓塊12的距離為振動(dòng)半波長整數(shù)倍，并且設(shè)定輸出軸5與傳輸軸16螺釘連接的軸肩為波節(jié)(振動(dòng)振幅為零)，避免將超聲振動(dòng)傳遞給裝置系統(tǒng)。延伸至傳輸軸16內(nèi)的輸出軸5上設(shè)置有凹槽,在凹槽內(nèi)纏繞有用于產(chǎn)生感應(yīng)電流的感應(yīng)線圈13，感應(yīng)線圈13與壓電陶瓷6內(nèi)的電極片相連，傳輸軸16的外緣上安裝有滾動(dòng)軸承8，傳輸軸16兩軸端與滾動(dòng)軸承8內(nèi)圈配合，輸出軸5設(shè)有軸肩與傳輸軸16通過螺釘連接，并和滾動(dòng)軸承8內(nèi)圈配合一起隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，傳輸軸16的外側(cè)還設(shè)置有線圈架9和位于線圈架9外緣的外套筒11，線圈架9與外套筒11形成一個(gè)密閉的環(huán)形線圈放置腔，線圈架9與滾動(dòng)軸承8的外套過盈配合，線圈架9與滾動(dòng)軸承8外圈過盈配合，并與外套筒11和兩邊端蓋20連接固定于機(jī)床上保持靜止；所述線圈放置腔設(shè)置有用于為稀土棒4提供交變磁場的且為感應(yīng)線圈13提供感應(yīng)電流的激勵(lì)線圈10，激勵(lì)線圈10外接超聲發(fā)生器，提供超聲頻激勵(lì)電流信號，線圈架9與激勵(lì)線圈10之間設(shè)置有矩形截面冷卻水管15，在外套筒11的兩端均固定有軛鐵端蓋20，外套筒11與軛鐵端蓋20之間設(shè)置有密封墊圈19，滾動(dòng)軸承8與軛鐵端蓋20之間設(shè)置有定位套筒18。綜合上述，本發(fā)明中實(shí)施例具有如下好處
(I)本發(fā)明裝置將稀土超磁致伸縮材料21和壓電陶瓷材料組合作為機(jī)電轉(zhuǎn)換超聲振動(dòng)源，并將二維超聲振動(dòng)施加于工具上，稀土超磁致伸縮材料21的軸向伸縮應(yīng)變提供軸向振動(dòng)，壓電陶瓷材料彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)變提供徑向或切向振動(dòng)，工具的軸向振動(dòng)能夠降低工件表面粗糙度，徑向或切向振動(dòng)會增加材料去除率，因此稀土棒4輸出的大應(yīng)變位移和壓電陶瓷6的小應(yīng)變位移疊加的橢圓振動(dòng)充分利用了兩種振動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，有效提高了工件加工表面質(zhì)量，使得表面粗糙度平均降低30%，表面質(zhì)量提高一個(gè)等級，材料去除率提高20%，并且將二維超聲振動(dòng)施加于工具上，可以加工異形件外表面或內(nèi)腔面的精密加工。(2)稀土超磁致伸縮材料21的伸縮應(yīng)變與磁場強(qiáng)度、偏磁場強(qiáng)度和預(yù)緊應(yīng)力的大小有關(guān)，因此可以通過改變激勵(lì)電流和預(yù)緊螺栓I、螺母2來控制超聲振幅的大小，使得設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)超聲扭振裝置適合不同精度加工情況，減少了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的繁瑣和制造成本。(3)傳輸軸16的外緣上安裝有滾動(dòng)軸承8，使稀土棒4在交變磁場作用下軸向伸縮的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工。本發(fā)明基于稀土超磁致伸縮材料21和壓電陶瓷材料的旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置與機(jī)床主軸(磨床或統(tǒng)床)連接，帶動(dòng)工具頭高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)作二維超聲機(jī)械振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件的超聲扭振加工過程，同時(shí)不僅可以實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)超聲加工，而且超聲頻帶較寬、超聲能量較大、工作狀況穩(wěn)定，超聲振幅還可通過改變磁場強(qiáng)度和預(yù)緊壓力的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同加工精度的需求，在脆硬難加工材料和微加工的精密、超精密加工領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，其特征在于包括輸出軸和傳輸軸，所述輸出軸和所述傳輸軸均為內(nèi)設(shè)階梯孔的階梯軸，所述輸出軸的一側(cè)連接振動(dòng)工具頭，所述輸出軸的另一側(cè)延伸至所述傳輸軸的內(nèi)孔內(nèi)且與所述傳輸軸固定連接，所述傳輸軸連接旋轉(zhuǎn)主軸，在所述輸出軸內(nèi)孔內(nèi)的軸向方向上由里向外依次安裝有稀土棒和管形的壓電陶瓷； 所述稀土棒的一側(cè)設(shè)有前輻射塊，稀土棒的另一側(cè)設(shè)有后輻射塊，通過前輻射塊和后輻射塊使稀土棒安裝在輸出軸的內(nèi)孔，在所述稀土棒與所述壓電陶瓷之間設(shè)有壓電陶瓷壓筒，所述壓電陶瓷安裝在所述壓電陶瓷壓筒與輸出軸內(nèi)孔之間，在所述壓電陶瓷壓筒的外側(cè)連接有用于密封輸出軸內(nèi)孔的壓緊端蓋； 延伸至所述傳輸軸內(nèi)的輸出軸上纏繞有用于產(chǎn)生感應(yīng)電流的感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈與壓電陶瓷內(nèi)的電極片相連，所述傳輸軸的外緣上安裝有軸承，所述傳輸軸的外側(cè)還設(shè)置有線圈架和位于所述線圈架外緣的外套筒，所述線圈架與所述外套筒形成一個(gè)密閉的線圈放置腔，所述線圈架與所述滾動(dòng)軸承的外圈過盈配合，所述線圈放置腔設(shè)置有用于為稀土棒提供交變磁場的且為感應(yīng)線圈提供感應(yīng)電流的激勵(lì)線圈。
2.如權(quán)利要求I任意一項(xiàng)所述的高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，其特征在于所述前輻射塊、稀土棒、后輻射塊的中心均設(shè)置有通孔，在所述通孔內(nèi)設(shè)置有預(yù)緊螺栓，所述預(yù)緊螺栓的一端連接有用于使稀土棒軸向壓緊的螺母。
3.如權(quán)利要求I所述的高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，其特征在于所述壓電陶瓷壓筒的兩端端面均為傾斜面且所述壓電陶瓷壓筒上設(shè)有徑向的縫隙，所述壓緊端蓋與所述輸出軸內(nèi)孔的孔壁上設(shè)與壓電陶瓷壓筒相配合的傾斜面，通過所述壓緊端蓋、輸出軸內(nèi)孔孔壁與壓電陶瓷壓筒上的傾斜面配合使管形壓電陶瓷徑向和軸向壓緊。
4.如權(quán)利要求I所述的高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，其特征在于所述輸出軸上設(shè)置有凹槽，所述感應(yīng)線圈卡夾在所述凹槽內(nèi)。
5.如權(quán)利要求I一4任意一項(xiàng)所述的高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，其特征在于所述壓緊端蓋、壓電陶瓷壓筒和輸出軸均開有通風(fēng)孔，所述壓緊端蓋外側(cè)安裝有渦輪風(fēng)扇。
6.如權(quán)利要求I一5任意一項(xiàng)所述的高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，其特征在于所述線圈架與所述激勵(lì)線圈之間設(shè)置有冷卻水管。
7.如權(quán)利要求I一6任意一項(xiàng)所述的高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，其特征在于在所述外套筒的兩端均固定有軛鐵端蓋，所述外套筒與所述軛鐵端蓋之間設(shè)置有密封墊圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波加工裝置，特別是涉及一種高速旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置，包括輸出軸和傳輸軸，在輸出軸內(nèi)孔內(nèi)的軸向方向上由里向外依次安裝有稀土棒和管形的壓電陶瓷；輸出軸上纏繞有感應(yīng)線圈，傳輸軸的外側(cè)還設(shè)置有線圈架和外套筒，線圈架與外套筒形成一個(gè)密閉的線圈放置腔，線圈放置腔設(shè)置有激勵(lì)線圈，本發(fā)明基于稀土超磁致伸縮材料和壓電陶瓷材料的旋轉(zhuǎn)超聲扭振加工裝置與機(jī)床主軸連接，帶動(dòng)工具頭高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)作二維超聲機(jī)械振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件的超聲扭振加工過程，同時(shí)不僅可以實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)超聲加工，而且超聲頻帶較寬、超聲能量較大、工作狀況穩(wěn)定，超聲振幅還可通過改變磁場強(qiáng)度和預(yù)緊壓力的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同加工精度的需求。
文檔編號B06B1/06GK102873019SQ201210371139
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者祝錫晶, 劉振, 成全, 王建青, 孔文軍, 曾志強(qiáng), 劉濤, 郭策, 史麗媛 申請人:中北大學(xué)