一种超声加工设备的制作方法

本实用新型属于超声加工技术领域，具体涉及一种超声加工设备。

背景技术：

目前，市场上现有的手机玻璃盖板加工通常利用超声加工设备进行辅助加工，通过工作台上设置超声振动装置，进行加工时，将玻璃盖板固定在工作台上，超声振动波经由工作台传导到玻璃盖板上，同时CNC精雕机(Computerized Numerical Control计算机数字控制加工中心)刀具对玻璃盖板进行加工。

现有的超声振动装置包括一安装基板、一换能器及传振平台，通常，由于传振平台的体积较小，仅能输出能量较小的超声振动波，然而在进行大面积硬脆材质盖板(如平板电脑的玻璃盖板)的加工时，该种超声振动装置不能够满足加工要求。

同时，由于CNC精雕机机床上用于安装所述安装基板的空间有限，导致安装基板的安装面积具有一定限制，在一定程度上限制了换能器数量的改变。

以上问题导致大面积硬脆材质盖板(如平面电脑的玻璃盖板)的机械加工比较困难，成品率很低，效率不高。

现有工作台为金属振板或亚克力板。

如采用金属振板，需要根据不同型号玻璃盖板的加工进行更换不同的金属振板，而金属振板的更换较为困难。

另有一类工作台采用亚克力板；亚克力板更容易实现不同型号玻璃盖板适应性加工和更换，亚克力材质的密度很低，在相同的振动频率下，亚克力材质会呈现出更加细密和复杂的振动模态，进而带动放置在其上的待加工的玻璃盖板进行更加均匀的振动，最终使超声加工设备的振动效果可以更加均匀和稳定的体现出来。然而现有的亚克力板工作台平面度差，易使玻璃盖板的加工效果受到影响。

技术实现要素：

针对现有超声加工设备存在针对大面积硬脆材质盖板的机械加工比较困难，成品率很低，效率不高的问题，本实用新型提供了一种超声加工设备。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型一实施例提供一种超声加工设备，包括安装基板、工作台、多个底座和多个换能器，多个所述底座相互嵌合拼接于所述安装基板的表面，所述换能器固定于所述底座上，相邻的两个底座之间，其中一个底座用于拼接的侧面设置有第一凸出部和第一凹陷部，另一个底座用于拼接的侧面设置有第二凸出部和第二凹陷部，所述第一凸出部位于所述第二凹陷部中，所述第二凸出部位于所述第一凹陷部中，所述换能器具有振动输出台，所述工作台包括相互层叠的金属振板和亚克力板，多个所述换能器的振动输出台同时连接所述金属振板。

根据本实用新型提供的超声加工设备，应用于CNC精雕机，针对大面积硬脆材质盖板的加工需求，设置了多个换能器，通过设定好超声振动波电源相关参数后，可使多个换能器同时振动，通过同一工作台进行超声振动波的输出，保证工作台的超声波振动传导面积，且通过多个换能器对工作台进行支撑，能够保证传递的振动能量均匀性，用于满足CNC精雕机对大面积硬脆材质盖板的加工。

另一方面，为克服所述CNC精雕机上用于安装所述安装基板的空间限制问题，在相邻的两个底座之间设置有形状相适配的第一凸出部、第一凹陷部、第二凸出部和第二凹陷部，实现相邻两个底座之间的凹凸镶嵌组合安装，即可以多组联合装配，减小相邻两个换能器的间距，减小总体装配面积，进而缩小所述安装基板安装空间限制对换能器数量的限制；又可以单独使用，极大提高了该超声加工设备的通用性。

可选地，所述底座的边缘设置有多个第一条状孔，相邻的两个底座之间，所述第一凸出部上设置有所述第一条状孔，所述第二凸出部上设置有所述第一条状孔，所述安装基板上对应所述第一条状孔的位置设置有多个通孔，所述第一条状孔和所述通孔之间穿设有第一连接件进行固定连接。

可选地，所述金属振板朝向所述亚克力板的一面形成有多个条状凸起，多个所述条状凸起并排平行设置，在相邻两个所述条状凸起之间形成有条形槽。

可选地，所述条状凸起上设置有多个第一连接孔，所述亚克力板上设置有多个第二连接孔，多个所述第一连接孔和多个所述第二连接孔一一对应设置，所述第一连接孔和所述第二连接孔之间穿设有第二连接件进行固定连接。

可选地，所述安装基板的边缘设置有多个用于安装固定的第二条状孔。

可选地，所述底座上设置有凹槽，所述换能器固定于所述凹槽中。

可选地，所述换能器包括压电陶瓷片、电极片、前盖板、后盖板、紧固件以及振动转向组件；

所述前盖板和所述后盖板分别设置在所述振动转向组件的两侧，所述振动转向组件两侧设有相同数量的所述压电陶瓷片，所述压电陶瓷片分别设置在所述振动转向组件与所述前盖板及所述后盖板之间；所述电极片设置在每个所述压电陶瓷片的两侧；所述紧固件将所述振动转向组件、所述压电陶瓷片、所述电极片、所述前盖板以及所述后盖板固定连接；

所述振动转向组件包括振动本体、两个振动输入部和所述振动输出台；所述两个振动输入部分别设置在所述振动本体的两侧，所述压电陶瓷片和所述电极片分别与两个所述振动输入部相连，所述振动输出台设置在所述振动本体的上端；

所述振动转向组件用于将所述压电陶瓷片发出的超声振动波由沿所述前盖板、所述压电陶瓷片、所述振动转向组件、所述电极片以及所述后盖板连接方向的轴向振动转变为纵向振动。

可选地，所述振动本体为铝合金块或钛合金块，所述振动本体上设置有振动放大孔，所述振动放大孔设置在所述振动本体的侧面上，所述振动放大孔呈长圆形、矩形或圆形，所述振动放大孔的个数为1～4个。

可选地，所述振动本体上设有隔振结构，所述隔振结构为对称设置的至少一对隔震薄壁，所述隔振结构设置在所述振动本体的下端或者设置在所述前盖板和所述后盖板的下端。

可选地，所述换能器还包括外壳体，所述压电陶瓷片、所述电极片、所述前盖板、所述后盖板、所述紧固件以及所述振动转向组件位于所述外壳体中，且所述振动输出台穿出于所述外壳体，所述振动输出台上设置有抽气孔，所述外壳体上外接有电缆和气管，所述电缆与所述电极片电连接，所述气管连通至所述抽气孔，所述亚克力板上设置有第一通气孔，所述金属振板上设置有第二通气孔，所述第一通气孔和所述第二通气孔与所述抽气孔连通。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的超声加工设备的爆炸图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是图1中B处的放大示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的换能器的内部结构示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的振动转向组件的结构示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、工作台；11、亚克力板；111、第二连接孔；112、第一通气孔；12、金属振板；121、第一连接孔；122、条状凸起；123、条形槽；124、第二通气孔；125、第一安装孔；2、换能器；21、振动转向组件；211、振动输出台；2111、第二安装孔；2112、抽气孔；212、振动本体；213、振动输入部；214、振动放大孔；215、固定孔；216、隔振结构；2161、隔震薄壁；22、外壳体；23、手滑阀；24、气管；25、电缆；26、前盖板；27、压电陶瓷片；28、电极片；29、后盖板；3、底座；31、第一条状孔；32、凹槽；33、第一凸出部；34、第一凹陷部；35、第二凸出部；36、第二凹陷部；4、安装基板；41、通孔；42、第二条状孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参见图1～图3所示，本实用新型一实施例提供了一种超声加工设备，包括安装基板4、工作台1、多个底座3和多个换能器2，多个所述底座3相互嵌合拼接于所述安装基板4的表面，所述换能器2固定于所述底座3上，相邻的两个底座3之间，其中一个底座3用于拼接的侧面设置有第一凸出部33和第一凹陷部34，另一个底座3用于拼接的侧面设置有第二凸出部35和第二凹陷部36，所述第一凸出部33位于所述第二凹陷部36中，所述第二凸出部35位于所述第一凹陷部34中，所述换能器2具有振动输出台211，所述工作台1包括相互层叠的金属振板12和亚克力板11，多个所述换能器2的振动输出台211同时连接所述金属振板12，具体的，所述金属振板12上设置有第一安装孔125，所述振动输出台211上设置有第二安装孔2111，所述第一安装孔125和所述第二安装孔2111中穿设有第三连接件(如螺钉)以相互连接。

根据本实用新型提供的超声加工设备，应用于CNC精雕机，针对大面积硬脆材质盖板的加工需求，设置了多个换能器2，通过设定好超声振动波电源相关参数后，可使多个换能器2同时振动，通过同一工作台1进行超声振动波的输出，保证工作台1的超声波振动传导面积，且通过多个换能器2对工作台1进行支撑，能够保证传递的振动能量均匀性，用于满足CNC精雕机对大面积硬脆材质盖板的加工。

另一方面，为克服所述CNC精雕机上用于安装所述安装基板的空间限制问题，在相邻的两个底座3之间设置有形状相适配的第一凸出部33、第一凹陷部34、第二凸出部35和第二凹陷部36，实现相邻两个底座3之间的凹凸镶嵌组合安装，即可以多组联合装配，减小相邻两个换能器2的间距，减小总体装配面积，进而缩小所述安装基板4安装空间限制对换能器2数量的限制；又可以单独使用，极大提高了该超声加工设备的通用性。

采用层叠的金属振板12和亚克力板11作为工作台1，利用金属振板12对亚克力板11进行支撑，保证亚克力板11的平面度，换能器2输出的超声振动波经由金属振板12能够均匀地施加到亚克力板11上，从而提高工作台1上待加工的玻璃盖板接收超声振动波的均匀性。

在一实施例中，所述底座3的边缘设置有多个第一条状孔31，所述第一凸出部33和所述第二凸出部35提供所述第一条状孔31的设置位点，具体的，相邻的两个底座3之间，所述第一凸出部33上设置有所述第一条状孔31，所述第二凸出部35上设置有所述第一条状孔31，所述安装基板4上对应所述第一条状孔31的位置设置有多个通孔41，所述第一条状孔31和所述通孔41之间穿设有第一连接件进行固定连接。

在一实施例中，所述金属振板12朝向所述亚克力板11的一面形成有多个条状凸起122，多个所述条状凸起122并排平行设置，在相邻两个所述条状凸起122之间形成有条形槽123。

所述金属振板12接收到的超声振动波经过多个所述条状凸起122传递到亚克力板11上，进而由所述亚克力板11传导至待加工的玻璃盖板上，使得待加工的玻璃盖板与加工刀具之间形成高频超声振动，从而使待加工的玻璃盖板加工成型。多个条状凸起122有利于实现振动波的均匀传递。

在一实施例中，所述条状凸起122上设置有多个第一连接孔121，所述亚克力板11上设置有多个第二连接孔111，多个所述第一连接孔121和多个所述第二连接孔111一一对应设置，所述第一连接孔121和所述第二连接孔111之间穿设有第二连接件(如螺钉)进行固定连接。

需要说明的是，在其他实施例中，所述金属振板12和所述亚克力板11之间还可通过其他方式进行相互安装固定，例如，其安装固定方式可以是卡扣连接，或是螺栓连接，或是通过中间连接件连接，或是胶黏固定等。在一实施例中，所述金属振板12和所述亚克力板11还可以是复合板结构，即将亚克力板11通过注塑的形式成型于所述金属振板12上。

在一实施例中，所述安装基板4的边缘设置有多个用于安装固定的第二条状孔42，通过所述第二条状孔42将所述安装基板4安装于CNC精雕机上。

在一实施例中，所述底座3上设置有凹槽32，所述换能器2固定于所述凹槽32中。

如图4和图5所示，在一实施例中，所述换能器2包括压电陶瓷片27、电极片28、前盖板26、后盖板29、紧固件以及振动转向组件21；

所述前盖板26和所述后盖板29分别设置在所述振动转向组件21的两侧，所述振动转向组件21两侧设有相同数量的所述压电陶瓷片27，所述压电陶瓷片27分别设置在所述振动转向组件21与所述前盖板26及所述后盖板29之间；所述电极片28设置在每个所述压电陶瓷片27的两侧；所述紧固件将所述振动转向组件21、所述压电陶瓷片27、所述电极片28、所述前盖板26以及所述后盖板29固定连接。

在本实施例中，前盖板26与振动转向组件21之间设有两个压电陶瓷片27和三个电极片28，对应的，后盖板29与振动转向组件21之间也将设有两个压电陶瓷片27和三个电极片28。可以理解的，振动转向组件21的两侧均设有两个压电陶瓷片27和三个电极片28。具体的，位于振动转向组件21同一侧的三个电极片28包括设置在两个压电陶瓷片27中间的一个正极片和设置在两个压电陶瓷片27外侧的两个负极片，即每个压电陶瓷片27的两侧均设有一个正极片和一个负极片。

可以理解的，振动转向组件21、压电陶瓷片27、电极片28、前盖板26、以及后盖板29的中心均设有一用于收容紧固件的固定孔215。在本实施例中，紧固件选用螺栓。可以理解的，所述固定孔215为螺栓安装孔(如图4所示)，螺栓将收容于螺栓安装孔内，使所述压电陶瓷片27、电极片28、前盖板26、后盖板29与振动转向组件21之间进行连接固定。

所述振动转向组件21包括振动本体212、两个振动输入部213和所述振动输出台211；所述两个振动输入部213分别设置在所述振动本体212的两侧，所述压电陶瓷片27和所述电极片28分别与两个所述振动输入部213相连，所述振动输出台211设置在所述振动本体212的上端。

在换能器2的工作过程中，激励电信号通过电缆25传递到电极片28，压电陶瓷片27两侧的电极片28之间将形成电场，利用压电材料在电场作用下产生形变的特性，从而使压电陶瓷片27沿电场方向产生与所述电场强度成正比的机械变形，从而产生超声振动波的轴向振动。该机械变形主要为压电陶瓷片27受电场力的作用下因其膨胀或收缩所引起的厚度变化，由该机械变形形成超声振动波。

所述振动转向组件21用于将所述压电陶瓷片27发出的超声振动波由沿所述前盖板26、所述压电陶瓷片27、所述振动转向组件21、所述电极片28以及所述后盖板29连接方向的轴向振动转变为纵向振动。

本实用新型实施例提供的换能器2，其有益效果在于，在换能器2内设置振动转向组件21，使换能器2在垂直于压电陶瓷片27、电极片28、前盖板26和后盖板29的轴心的方向上产生超声波，使压电陶瓷片27发出的超声波由横向的轴向振动转变为纵向振动，再通过纵向振动的超声振动波对放置在工作台1上方的待加工的玻璃盖板进行振动。该换能器2可以卧置于玻璃盖板加工系统的机床上，使换能器2的高度大幅降低，从而使换能器2适应不同的安装环境。

所述振动本体212的材质优选为的强度较大且密度较低的材质。

在一实施例中，所述振动本体212为铝合金块或钛合金块，所述振动本体212上设置有振动放大孔214，所述振动放大孔214设置在所述振动本体212的侧面上，所述振动放大孔214呈长圆形。在其它实施例中，所述振动放大孔214也可设置在振动本体212的其他侧面上，振动放大孔214的形状也可呈矩形或圆形等，所述振动放大孔214的个数为1～4个。

可以理解的，振动放大孔214作为振动放大结构的一种优化方式，通过振动放大孔214的内部空间可以使纵向振动的超声波的振动频率和幅度增强，从而提高振动输出台211的振幅大小。但是在对超声波的输出振幅要求较小时，也可以不设置振动放大孔214。

在一实施例中，所述振动本体212上设有隔振结构216，所述隔振结构216为对称设置的至少一对隔震薄壁2161，所述隔振结构216设置在所述振动本体212的下端或者设置在所述前盖板26和所述后盖板29的下端。

由于所述隔震薄壁2161在超声波轴向振动的方向上具有较小的刚度，而在支撑方向上具有较高刚度，因此可以降低振动本体212底部的振动，以降低振动本体212的振动对玻璃盖板加工系统的机床的影响，同时为设置在振动输出台211上的工作台1提供足够的支撑刚度和强度。

如图1所示，所述换能器2还包括外壳体22，所述压电陶瓷片27、所述电极片28、所述前盖板26、所述后盖板29、所述紧固件以及所述振动转向组件21位于所述外壳体22中，且所述振动输出台211穿出于所述外壳体22，所述振动输出台211上设置有抽气孔2112，所述外壳体22上外接有电缆25和气管24，所述气管24上设置有手滑阀23，所述电缆25与所述电极片28电连接，所述气管24连通至所述抽气孔2112。

在一实施例中，所述亚克力板11上设置有第一通气孔112，所述金属振板12上设置有第二通气孔124，所述第一通气孔112和所述第二通气孔124与所述抽气孔2112连通。

通过所述抽气孔2112能够对放置于所述工作台1上的玻璃盖板产生吸附作用，保证玻璃盖板与所述工作台1顶面的贴合，避免玻璃盖板脱离所述工作台1。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。