一种高速连续超声径向振动切削方法及其实现装置与流程

本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种高速连续超声径向振动切削方法及其实现装置。

背景技术：

超声加工是利用超声频作小振幅振动的工具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工，英文简称为usm。超声加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和抛光。超声振动加工具有切削力低、加工表面质量高和切削温度低等一系列的优点，现有的超声振动加工技术不能够很好的实现超声能的高效传递，整个切削装置的工作效率低，从而影响振动切削效果，为此，我们提出一种高速连续超声径向振动切削方法及其实现装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高速连续超声径向振动切削方法及其实现装置，以解决上述背景技术中提出的现有的超声振动加工技术不能够很好的实现超声能的高效传递，整个切削装置的工作效率低，从而影响振动切削效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高速连续超声径向振动切削方法，该高速连续超声径向振动切削方法包括如下步骤：

s1：将高速连续超声径向振动切削刀具安装在相应的机床上刀架上，将待加工的工件装夹在机床卡盘内，调整高速连续超声径向振动切削刀具和待加工工件之间的相对位置；

s2：设置高速连续超声径向振动切削刀具的切削参数和振动参数，使切削刀具能够产生纵向振动及有纵向分量振动；

s3：开启机床，进行高速连续超声径向振动切削。

优选的，所述步骤s2中的切削参数包括切深、进给量和切削速度，所述振动参数包括振幅和频率。

优选的，一种高速连续超声径向振动切削装置，包括壳体，所述壳体的顶部安装有上端盖，所述壳体的底部安装有下端盖，所述壳体的内腔均匀设置有导电片，每相邻两组所述导电片之间安装有压电陶瓷片，底部所述导电片的底部安装有变幅杆，所述变幅杆的底部安装有刀具，且刀具贯穿下端盖，顶部所述导电片的顶部左右两侧对称安装有压紧片，顶部所述导电片的顶部中央位置安装有连接端口，所述连接端口的顶部通过导线连接有超声波发生装置。

优选的，所述超声波发生装置包括超声波信号发生器，所述超声波信号发生器的输出端电性连接前置放大模块的输入端，所述前置放大模块的输出端电性连接电压放大模块的输入端，所述电压放大模块的输出端电性连接电路匹配模块的输入端。

优选的，所述压紧片采用绝缘材料制成。

优选的，所述下盖板采用特性声阻抗低的铝材质制成，所述上端盖采用特性声阻抗高的钢材质制成，且下盖板的特性声阻抗小于压电陶瓷片的特性声阻抗，所述压电陶瓷片的特性声阻抗小于上盖板的特性声阻抗。

优选的，所述导电片为结构相同的三组，所述压电陶瓷片为结构相同的两组。

优选的，所述变幅杆采用45#钢制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明提出的一种高速连续超声径向振动切削方法及其实现装置，实现了超声径向振动切削，满足使用需要，在超声波发生装置上设置了前置放大模块、电压放大模块和电路匹配模块，大大提高了超声能量的传递效率，降低了能量的损失，使得刀具能够获得最大的振幅，提高了工件的加工效率，该发明结构简单，成本低，工作效率高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明超声波发生装置原理框图。

图中：1壳体、2上端盖、3下端盖、4导电片、5压电陶瓷片、6变幅杆、7刀具、8压紧片、9连接端口、10超声波发生装置、11超声波信号发生器、12前置放大模块、13电压放大模块、14电路匹配模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种高速连续超声径向振动切削方法，该高速连续超声径向振动切削方法包括如下步骤：

s1：将高速连续超声径向振动切削刀具安装在相应的机床上刀架上，将待加工的工件装夹在机床卡盘内，调整高速连续超声径向振动切削刀具和待加工工件之间的相对位置；

s2：设置高速连续超声径向振动切削刀具的切削参数和振动参数，切削参数包括切深、进给量和切削速度，振动参数包括振幅和频率，使切削刀具能够产生纵向振动及有纵向分量振动；

s3：开启机床，进行高速连续超声径向振动切削。

请参阅图1-2，本发明还提供一种高速连续超声径向振动切削装置，包括壳体1，所述壳体1的顶部安装有上端盖2，所述壳体1的底部安装有下端盖3，所述壳体1的内腔均匀设置有导电片4，每相邻两组所述导电片4之间安装有压电陶瓷片5，底部所述导电片4的底部安装有变幅杆6，所述变幅杆6的底部安装有刀具7，且刀具7贯穿下端盖3，顶部所述导电片4的顶部左右两侧对称安装有压紧片8，顶部所述导电片4的顶部中央位置安装有连接端口9，所述连接端口9的顶部通过导线连接有超声波发生装置10。

其中，所述超声波发生装置10包括超声波信号发生器11，所述超声波信号发生器11的输出端电性连接前置放大模块12的输入端，所述前置放大模块12的输出端电性连接电压放大模块13的输入端，所述电压放大模块13的输出端电性连接电路匹配模块14的输入端，大大提高了超神能的传递效率，降低了能量的损失，所述压紧片8采用绝缘材料制成，起到保持和绝缘的作用，所述下盖板3采用特性声阻抗低的铝材质制成，所述上端盖2采用特性声阻抗高的钢材质制成，且下盖板3的特性声阻抗小于压电陶瓷片5的特性声阻抗，所述压电陶瓷片5的特性声阻抗小于上盖板2的特性声阻抗，使得振动能够单向传递至刀具7，使得刀具7能够获得更大的振幅，所述导电片4为结构相同的三组，所述压电陶瓷片5为结构相同的两组，所述变幅杆6采用45#钢制成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了机械加工技术领域的一种高速连续超声径向振动切削方法及其实现装置，该高速连续超声径向振动切削方法包括如下步骤：S1：将高速连续超声径向振动切削刀具安装在相应的机床上刀架上；S2：设置高速连续超声径向振动切削刀具的切削参数和振动参数；S3：开启机床，进行高速连续超声径向振动切削，一种高速连续超声径向振动切削装置，包括壳体，所述壳体的顶部安装有上端盖，所述壳体的内腔均匀设置有导电片，每相邻两组所述导电片之间安装有压电陶瓷片，实现了超声径向振动切削，满足使用需要，大大提高了超声能量的传递效率，降低了能量的损失，使得刀具能够获得最大的振幅，提高了工件的加工效率。

技术研发人员：杨志波;李凯强;王静;胡军臣;赵波;崔沛;李涛涛;刘石安;明平美;刘爱菊
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：2017.05.23
技术公布日：2017.09.22