一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆的制作方法

1.本实用新型涉及一种超磁致伸缩刀杆，特别是一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆。


背景技术：

2.超声切削的加工方法，适合于低密度芳纶纸蜂窝，并且取得了不错的加工效果，但对高密度芳纶纸蜂窝的切削加工，即使在超声振动的作用下刀刃也难以切入硬脆性的酚醛树脂材料，甚至会造成超声刀具急速损坏。而超磁致伸缩材料在磁场驱动下会发生大的应变伸长，它作为一种新型的能量转换功能材料，与压电材料相比具有应变大、强力、机电耦合系数高、响应速度快等优异特性。在强力和高功率密度及高精度、快速响应和高可靠性等方面，具有无法比拟的优点，因此，采用超磁致伸缩刀杆加刀具的方式对高密度芳纶纸蜂窝材料进行加工会成为未来的主流，而超磁致伸缩刀杆一般采用全自动或半自动加工，当刀尖变钝或切割遇到较大阻力时，负载力或阻尼变化会加大，而此时刀尖的微位移动作也会产生变化，但是很难由人眼进行观测，因此无法及时地控制刀具的启停，轻则会导致电能-机械能转换效率的降低，严重的甚至会导致刀具以及切割材料的损毁。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，提供一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆。本实用新型在振动切割遇到较大阻力时，能及时暂停切割，避免带来更大的经济损失。
4.本实用新型的技术方案：一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆，包括围成四边形结构的钢制弹性框架，所述钢制弹性框架的一条边上开有豁口，与所述豁口所在边相邻的其中一条边上连接有一段刀具安装柄，所述钢制弹性框架内夹装有超磁致伸缩驱动器，所述超磁致伸缩驱动器能将自身的伸缩运动转化为所述刀具安装柄在轴向上的振动；所述豁口的两侧经调压螺栓和碟簧组弹性连接，所述碟簧组内部夹装有阻尼自感知传感器。
5.与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：本实用新型在四边形结构钢制弹性框架的豁口两端采用调压螺栓和碟簧组弹性连接，其中，碟簧组内部夹装有阻尼自感知传感器，阻尼自感知传感器能较好地分辨阻尼信号，当刀杆端部正常振动的时候，阻尼自感知传感器只能检测到振动信号，当刀杆端部振动遇到较大阻力时，阻尼自感知传感器能检测到偏移信号，通过控制软件自动分析是否需要暂停切割，等待更换刀具，避免带来更大的经济损失。
6.前述的一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆中，所述钢制弹性框架上连接有快换主盘，所述快换主盘上设有进气口和出气口，进气口和出气口均安装有气冷接头，在快换主盘内部设有连通进气口和出气口的流道，所述进气口连接气源，所述出气口连接有气冷管道，所述气冷管道的输出端朝向刀具安装柄的末端。
7.前述的一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆中，所述刀具安装柄与钢制弹性框架为一体式结构，刀具安装柄与其所连接的钢制弹性框架的一边相垂直，刀具安装柄的末端
连接有钨合金尖刀。
8.前述的一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆中，所述超磁致伸缩驱动器经预压螺栓固定在钢制弹性框架内。
9.前述的一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆中，所述超磁致伸缩驱动器包括线圈骨架、励磁线圈和超磁致伸缩材料，所述超磁致伸缩材料的一端抵住预压螺栓，另一端抵住钢制弹性框架内部的一个面。
10.前述的一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆中，所述超磁致伸缩驱动器的外侧环设有硅钢片组，所述硅钢片组内嵌于钢制弹性框架的内侧面。
11.前述的一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆中，所述快换主盘连接有快换工具盘。
附图说明
12.图1是本实用新型的三维结构示意图；
13.图2是本实用新型的二维结构示意图；
14.图3是本实用新型另一视角的二维结构示意图。
15.附图标记：1-钢制弹性框架，2-豁口，3-刀具安装柄，4-超磁致伸缩驱动器，5-调压螺栓，6-碟簧组，7-阻尼自感知传感器，8
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快换主盘，9-气冷接头，10-气冷管道，11-钨合金尖刀，12-快换工具盘，40-预压螺栓，41-线圈骨架，42-励磁线圈，43-超磁致伸缩材料，44-硅钢片组，81-进气口，82-出气口。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
17.实施例：一种基于超磁致伸缩的气冷垂振刀杆，结构如图1至图3所示，包括围成四边形结构的钢制弹性框架1，钢制弹性框架1 的一条边上开有豁口2，与豁口2所在边相邻的其中一条边上连接有一段刀具安装柄3，钢制弹性框架1内夹装有超磁致伸缩驱动器4，超磁致伸缩驱动器4能将自身的伸缩运动转化为刀具安装柄3在轴向上的振动；豁口2的两侧经调压螺栓5和碟簧组6弹性连接，碟簧组6内部夹装有阻尼自感知传感器7，阻尼自感知传感器7的信号能传送到控制软件，通过控制软件自动分析振动是否正常。
18.作为优选，刀具安装柄3与钢制弹性框架1为一体式结构，减少振动损失，刀具安装柄3与其所连接的钢制弹性框架1的一边相垂直，刀具安装柄3的末端连接有钨合金尖刀11，设计工作频率在 10hz-1000hz可调，刀头最大振幅可达30um。
19.作为优选，钢制弹性框架1上连接有快换主盘8，快换主盘8连接有快换工具盘12，可以实现快速装夹，快换主盘8上设有进气口 81和出气口82，进气口81和出气口82均安装有气冷接头9，在快换主盘8内部设有连通进气口81和出气口82的流道，进气口81连接气源，出气口82连接有气冷管道10，气冷管道10的输出端朝向刀具安装柄3的末端，也即钨合金尖刀11安装的部位，当本实用新型工作时，可以实时地对钨合金尖刀11进行降温，以实现连续工作，提升工作效率。
20.作为优选，超磁致伸缩驱动器4经预压螺栓40固定在钢制弹性框架1内，预压螺栓
40压住超磁致伸缩驱动器4伸缩方向上的一端，使得超磁致伸缩驱动器4的伸缩位移向另一端输出，从而利用杠杆原理将微位移变形可以完全传输到钨合金尖刀11。
21.作为优选，超磁致伸缩驱动器4包括线圈骨架41、励磁线圈42 和超磁致伸缩材料43，超磁致伸缩材料43的一端抵住预压螺栓40，另一端抵住钢制弹性框架1内部的一个面，稳定性好。
22.作为优选，钢制弹性框架1选择非导磁材料，因此需要在超磁致伸缩驱动器4的外侧环设置硅钢片组44，硅钢片组44内嵌于钢制弹性框架1的内侧面，硅钢片组44作为磁回路能降低磁回路上的涡流损耗，能量利用率更高。
23.本实用新型的工作原理：励磁线圈42通入交变电流，产生交变磁场驱动中间的超磁致伸缩材料43发生伸缩变形，超磁致伸缩材料 43的变形推动钢制弹性框架1发生变形，钢制弹性框架1上连接的刀具安装柄3部分会将位移放大传递到钨合金尖刀11的刀头，从而使刀头发生振动，刀头的高速微小振动能够用于切削蜂窝材料，当钨合金刀尖正常切割的时候，阻尼自感知传感器7只能检测到振动信号，当刀尖变钝或切割遇到较大阻力时，阻尼自感知传感器7检测到偏移信号，通过控制软件自动分析刀具是否需要暂停切割，等待更换刀具。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。