细长部分，可以通过改变这段结构的直径和长度控制纵振振幅的放大倍数。锥形扭转振动放大体12为过渡圆台结构。锥形扭转振动放大体12和圆柱形纵向振动放大体6有利于加工时减少剪切力和加水量。本发明纵扭共振超声振动装置的共振频率为20KHz以上。
[0019]【具体实施方式】二:结合图1和图3说明，本实施方式的多条第一螺旋槽5-1对应的圆心角之和为360°。如此设置，使得纵扭转化效率达到最大，使扭转振动节面与纵向振动节面重合，阶梯式中空筒锥复合体和纵扭转换空心圆柱体扭转动量相平衡;在端节面处进行安装，结构的扭转振动对安装结构(如机床主轴)不产生影响;在端节面处安装，使得安装方式不会影响结构的扭转振动，能够更有效率地利用结构的扭转振型。其它与【具体实施方式】一相同。
[0020]【具体实施方式】三:结合图1和图4说明，本实施方式的多条第二螺旋槽2-1对应的圆心角之和为360°。如此设置，使得纵扭转化效率达到最大，使扭转振动节面与纵向振动节面重合，阶梯式中空筒锥复合体和纵扭转换空心圆柱体扭转动量相平衡;在端节面处进行安装，结构的扭转振动对安装结构(如机床主轴)不产生影响;在端节面处安装，使得安装方式不会影响结构的扭转振动，能够更有效率地利用结构的扭转振型。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0021]【具体实施方式】四:结合图1和图4说明，本实施方式的阶梯式中空筒锥复合体和纵扭转换空心圆柱体2采用相同的材料制成。阶梯式中空筒锥复合体和纵扭转换空心圆柱体2可为38CrMoAl或不锈钢或钛合金等材料。使用方便，取材容易。其它与【具体实施方式】一相同。
[0022]【具体实施方式】五:结合图1和图2说明，本实施方式的电极片10为铜电极片。相邻两片压电陶瓷片的极化方向相反，且所有压电陶瓷正极均不与阶梯式中空筒锥复合体、纵扭转换空心圆柱体2接触。并且电极片10将压电陶瓷片所有正极、所有负极分别连接在一起，负极与阶梯式中空筒锥复合体、纵扭转换空心圆柱体相连并接地。其它与【具体实施方式】一、二或四相同。
[0023]【具体实施方式】六:结合图3说明，本实施方式所述装置还包括主轴安装板15，主轴安装板15设置在与轴向定位轴14相邻的圆柱形纵扭转换体5的一端，主轴安装板15的靠近轴向定位轴14 一侧的安装面15-1与靠近轴向定位轴14的圆柱形纵扭转换体5的端节面5-2之间圆弧过渡。本实施方式的主轴安装板15用于本发明纵扭共振超声振动装置与机床主轴的连接，其安装面15-1与端节面15-1之间有一定厚度，并采取二次曲线逐渐圆弧过渡的结构，使得整个装置的安装在不影响超声振动的同时具有较高的可靠性。其它与【具体实施方式】五相同。
[0024]【具体实施方式】七:结合图2和图3说明，本实施方式的圆柱形纵向振动放大体6的末端内腔7为圆锥形结构。本实施方式的内腔7结构前端具有锥形孔结构，可以与锥形刀柄或者弹簧夹头合用而实现快速换刀。其它与【具体实施方式】一、二、四或六相同。
[0025]【具体实施方式】八:结合图2和图3说明，本实施方式的圆柱形纵向振动放大体6的末端加工有刀具固紧螺纹13。如此设置，有利于固定刀具，可以实现快速换刀，因而在实际应用中非常简便易行。其它与【具体实施方式】七相同。
[0026]本发明纵扭共振超声振动装置的实例进行有限元分析可得到该装置的共振频率为25415Hz，共振时扭转振幅与纵向振动幅值之比为0.48yrad/μπι，阶梯式中空筒锥复合体末端外围扭转振动线速度是纵向振动速度的6.9倍。
[0027]以上所述纵扭共振超声振动装置仅为本发明的一种实例，并不对本发明进行限制，凡是与本发明具有相同设计原则的类似装置均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.纵扭共振超声振动装置，其特征在于:它包括阶梯式中空筒锥复合体、纵扭转换空心圆柱体(2)、预紧螺栓(I)、偶数个压电陶瓷片(9)和多个电极片(10);阶梯式中空筒锥复合体主要由同轴依次设置且制成一体的轴向定位轴(14)、圆柱形纵扭转换体(5)、锥形扭转振动放大体(12)和圆柱形纵向振动放大体(6)组成;锥形扭转振动放大体(12)的大直径端与圆柱形纵扭转换体(5)连接，锥形扭转振动放大体(12)的小直径端与圆柱形纵向振动放大体(6)连接;纵扭转换空心圆柱体(2)的一端插装在轴向定位轴(14)上； 轴向定位轴(14)上套装有叠放设置的偶数个压电陶瓷片(9)，相邻两个压电陶瓷片(9)之间的轴向定位轴(14)上套装有一个电极片(10);纵扭转换空心圆柱体(2)与相邻的压电陶瓷片(9)之间的轴向定位轴(14)上套装有一个电极片(10)，圆柱形纵扭转换体(5)与相邻的压电陶瓷片(9)之间的轴向定位轴(14)上套装有一个电极片(10);纵扭转换空心圆柱体(2)的周侧面上开设有旋向相同的多条第二螺旋槽(2-1)，圆柱形纵扭转换体(5)的周侧面上开设有旋向相同的多条第一螺旋槽(5-1)，第一螺旋槽(5-1)和第二螺旋槽(2-1)的数量和尺寸相同而旋向相反，预紧螺栓(I)旋拧在阶梯式中空筒锥复合体和纵扭转换空心圆柱体(2)的贯通的中心螺纹通孔(16)内，预紧螺栓(I)将阶梯式中空筒锥复合体、纵扭转换空心圆柱体(2)、偶数个压电陶瓷片(9)和多个电极片(10)连接在一起。2.根据权利要求1所述的纵扭共振超声振动装置，其特征在于:多条第一螺旋槽(5-1)对应的圆心角之和为360°。3.根据权利要求1或2所述的纵扭共振超声振动装置，其特征在于:多条第二螺旋槽(2-1)对应的圆心角之和为360°。4.根据权利要求1所述的纵扭共振超声振动装置，其特征在于:阶梯式中空筒锥复合体和纵扭转换空心圆柱体(2)采用相同的材料制成。5.根据权利要求1、2或4所述的纵扭共振超声振动装置，其特征在于:电极片(10)为铜电极片。6.根据权利要求5所述的纵扭共振超声振动装置，其特征在于:所述装置还包括主轴安装板(15)，主轴安装板(15)设置在与轴向定位轴(14)相邻的圆柱形纵扭转换体(5)的一端，主轴安装板(15)的靠近轴向定位轴(14) 一侧的安装面(15-1)与靠近轴向定位轴(14)的圆柱形纵扭转换体(5)的端节面(5-2)之间圆弧过渡。7.根据权利要求1、2、4或6所述的纵扭共振超声振动装置，其特征在于:圆柱形纵向振动放大体(6)的末端内腔(7)为圆锥形结构。8.根据权利要求7所述的纵扭共振超声振动装置，其特征在于:圆柱形纵向振动放大体(6)的末端加工有刀具固紧螺纹(13)。
【专利摘要】纵扭共振超声振动装置，它涉及超声加工以及精密切削领域，以解决现有应用于铣削加工的扭转振动装置扭转振动时材料内部摩擦损耗大部分能量而造成扭转幅值较小，能量利用效率较低的问题，它包括阶梯式中空筒锥复合体、纵扭转换空心圆柱体、预紧螺栓、偶数个压电陶瓷片和多个电极片；阶梯式中空筒锥复合体主要由同轴依次设置且制成一体的轴向定位轴、圆柱形纵扭转换体、锥形扭转振动放大体和圆柱形纵向振动放大体组成；预紧螺栓将阶梯式中空筒锥复合体、纵扭转换空心圆柱体、偶数个压电陶瓷片和多个电极片连接在一起。本发明用于超声振动加工。
【IPC分类】B06B1/06
【公开号】CN105478332
【申请号】CN201510811527
【发明人】陈时锦, 吴陈军, 孙雪
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月20日