超声波变幅杆的制作方法

本实用新型涉及超声波加工技术领域，特别是涉及一种超声波变幅杆。

背景技术：

超声波变幅杆，也称超声变速杆或超声聚能器，它是超声波振动系统中重要的组成部分，其在振动系统中的主要作用是将超声换能器的高频机械振动振幅进行放大，并将超声能量集中在较小的面积上即聚能。传统的超声波变幅杆应用于超声波振动系统时，压电振子的机械动能传递到其上形成超声振动的振幅较小，无法为切削工件提供较多的超声振动，不利于实现大振幅加工。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种超声波变幅杆，该超声波变幅杆能够放大振幅，为切削工件增加扭转方向的超声振动，有利于实现大振幅加工。

其技术方案如下：

一种超声波变幅杆，所述的超声波变幅杆包括杆本体，所述杆本体的第一端端面上开设有用于与加工刀具匹配的内锥孔，所述杆本体的第二端端面用于安装压电振子，所述杆本体的第二端端面上开设有用于与连接螺栓匹配的连接孔，所述杆本体的外壁上开设有螺旋槽或曲线槽，所述螺旋槽或曲线槽的槽底边线处为倒钝结构。

上述超声波变幅杆，杆本体的第一端用于安装加工刀具，与筒夹接触，内锥孔可加工的与各种加工刀具装夹标准匹配，杆本体的第二端的连接孔用于安装连接螺栓，使得压电振子安装在杆本体的第二端端面上，通过在杆本体的外壁上开设螺旋槽或曲线槽，相比于传统变幅杆外壁为圆柱或圆锥的光面结构，该超声波变幅杆应用在超声波振动系统中时，超声波刀柄高速旋转，螺旋槽或曲线槽可以将一部分轴向振动转化为沿圆周方向的振动，使得部分纵向振动转化成扭振，从而放大振幅，为切削工件增加扭转方向的超声振动，有利于实现大振幅加工；此外，通过将螺旋槽或曲线槽的槽底边线处设置为倒钝结构，能够去除加工毛刺，有利于装配，且结构美观。

进一步地，所述螺旋槽或曲线槽为多个，多个所述螺旋槽或曲线槽沿着所述杆本体的周向均匀间隔设置。

进一步地，所述螺旋槽或曲线槽为四个，四个所述螺旋槽或曲线槽沿着所述杆本体的周向均匀间隔设置。

进一步地，当所述杆本体的外壁上开设有螺旋槽时，所述螺旋槽的槽宽b为2mm～2.8mm。

进一步地，当所述杆本体的外壁上开设有螺旋槽时，所述螺旋槽的槽深h为0.8mm～1mm。

进一步地，当所述杆本体的外壁上开设有螺旋槽时，所述螺旋槽为矩形螺纹槽。

进一步地，所述杆本体的第一端端面的外边缘为倒角结构。

进一步地，所述的超声波变幅杆还包括安装法兰，所述安装法兰设置在所述杆本体的第二端处，所述安装法兰用于安装在刀体上。

进一步地，所述杆本体位于所述安装法兰的第二侧面与所述杆本体的第一端端面之间的杆段为变幅杆段，所述螺旋槽或曲线槽设置在所述变幅杆段靠近所述安装法兰的一侧。

进一步地，所述变幅杆段包括依次连接的第一杆段、第二杆段和第三杆段，所述第一杆段与第三杆段均为圆柱杆，所述第一杆段的外径比所述第三杆段的外径大，所述第一杆段的一端与所述安装法兰连接，所述第二杆段为圆锥杆，所述第二杆段外径大的一端与所述第一杆段的另一端对接，所述第二杆段外径小的一端与所述第三杆段的一端对接。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的超声波变幅杆的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例所述的超声波变幅杆的剖视图；

图3为图2中的B-B剖视图；

图4为本实用新型一实施例所述的超声波变幅杆的侧视图。

附图标记说明：

100、杆本体，110、内锥孔，120、连接孔，130、变幅杆段，132、第一杆段，134、第二杆段，136、第三杆段，140、螺旋槽，142、倒钝结构，150、倒角结构，200、安装法兰，210、环形凹槽，220、减振孔。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于区分对象，但这些对象不受这些术语限制。

如图1、图2所示，一实施例提供一种超声波变幅杆，所述的超声波变幅杆包括杆本体100。所述杆本体100的第一端端面上开设有用于与加工刀具匹配的内锥孔110。所述杆本体100的第二端端面用于安装压电振子，所述杆本体100的第二端端面上开设有用于与连接螺栓匹配的连接孔120。所述杆本体100的外壁上开设有螺旋槽140或曲线槽。所述螺旋槽140或曲线槽的槽底边线处为倒钝结构142。本实施例的附图中示意出了杆本体100的外壁上开设有螺旋槽140的结构。

上述超声波变幅杆，杆本体100的第一端用于安装加工刀具，与筒夹接触，内锥孔110可加工的与各种加工刀具装夹标准匹配，杆本体100的第二端的连接孔120用于安装连接螺栓，使得压电振子安装在杆本体100的第二端端面上，通过在杆本体100的外壁上开设螺旋槽140或曲线槽，相比于传统变幅杆外壁为圆柱或圆锥的光面结构，该超声波变幅杆应用在超声波振动系统中时，超声波刀柄高速旋转，螺旋槽140或曲线槽可以将一部分轴向振动转化为沿圆周方向的振动，使得部分纵向振动转化成扭振，从而为切削工件增加扭转方向的超声振动，有利于实现纵扭复合加工，实现大振幅加工；此外，通过将螺旋槽140或曲线槽的槽底边线处倒钝，能够去除加工毛刺，有利于装配，且结构美观。

进一步地，所述螺旋槽140或曲线槽为多个，多个所述螺旋槽140或曲线槽沿着所述杆本体100的周向均匀间隔设置。如此，多个螺旋槽140或曲线槽配合，能够更好地将纵向振动转化成扭振，为切削工件增加扭转方向的超声振动，实现大振幅加工。可选地，所述螺旋槽140或曲线槽为四个，四个所述螺旋槽140或曲线槽沿着所述杆本体100的周向均匀间隔设置。从而，既能够使得在横截面处的切应力均匀分布，使得扭振更加稳定，又不会使得本实施例的超声波变幅杆的结构过于复杂，便于加工制造。

可选地，当所述杆本体100的外壁上开设有螺旋槽140时，所述螺旋槽140为矩形螺纹槽，加工制造方便。可选地，当所述杆本体100的外壁上开设有螺旋槽140时，所述螺旋槽140的槽宽b为2mm～2.8mm。通过将螺旋槽140的槽宽b设置在上述范围，既能实现将部分纵向振动转化成扭振，为切削工件增加扭转方向的超声振动，实现纵扭复合加工，从而实现大振幅加工，又不会减弱杆本体100的使用强度，保证本实施例的超声波变幅杆的使用稳定性。可选地，所述螺旋槽140的槽宽b为2.4mm。可选地，当所述杆本体100的外壁上开设有螺旋槽140时，所述螺旋槽140的槽深h为0.8mm～1mm。进一步的，通过将螺旋槽140的槽深h设置在上述范围，能够进一步较好地实现大振幅加工，又不会减弱杆本体100的使用强度，保证本实施例的超声波变幅杆的使用稳定性。可选地，所述螺旋槽140的槽深h为0.9mm。

进一步地，所述杆本体100的第一端端面的外边缘为倒角结构150。如此，便于后续加工杆本体100的第一端的内锥孔110上的螺纹。

进一步地，所述的超声波变幅杆还包括安装法兰200，所述安装法兰200设置在所述杆本体100的第二端处，所述安装法兰200用于安装在刀体上。采用上述结构，安装法兰200用于实现与刀体的装配，进而实现本实施例的超声波变幅杆整体与刀体的装配。

进一步地，如图1、图2、图4所示，所述杆本体100位于所述安装法兰的第二侧面与所述杆本体100的第一端端面之间的杆段为变幅杆段130。所述螺旋槽140或曲线槽设置在所述变幅杆段130靠近所述安装法兰200的一侧。采用上述结构，螺旋槽140或曲线槽既能够实现将部分纵向振动转化成扭振，为切削工件增加扭转方向的超声振动的目的，又不会对加工刀具的装配产生过多干扰，不会影响加工刀具的装配。

进一步地，如图1、图2、图4所示，所述变幅杆段130包括依次连接的第一杆段132、第二杆段134和第三杆段136。所述第一杆段132与第三杆段136均为圆柱杆。所述第一杆段132的外径比所述第三杆段136的外径大。所述第一杆段132的一端与所述安装法兰200连接。所述第二杆段134为圆锥杆，所述第二杆段134外径大的一端与所述第一杆段132的另一端对接，所述第二杆段134外径小的一端与所述第三杆段136的一端对接。如此，变幅杆段130的外径改变，能够进一步高效放大振幅，实现大振幅加工，本实施例的超声波变幅杆为复合型变幅杆，振幅放大效果好。可选地，所述超声波变幅杆为四分之一波长变幅杆，长度较短，具有前盖板的功能。

进一步地，如图2、图3所示，所述安装法兰200靠近所述杆本体100的第二端端面的侧面为第一侧面，所述第一侧面上开设有环形凹槽210，所述环形凹槽210位于所述安装法兰200与所述杆本体100的连接处。通过在安装法兰200上位于其与杆本体100的连接处开设环形凹槽210，相比于传统安装法兰结构太强容易损失上下振动能量的结构，上述的超声波变幅杆对安装法兰200进行减材料处理，使得安装法兰200强度减弱，减小安装法兰200与杆本体100间的连接面积，能够准确定位连接位置，使得连接位置处于部件的振动节点，振动为零，能够阻隔超声振动的传递，形成超声阻隔技术，使得压电振子的机械振动更容易带动本实施例的超声波变幅杆本身振动，进一步高效放大振幅，减少能量损失，实现大振幅超声加工。

可选地，所述环形凹槽210的槽宽为1mm～1.4mm。将环形凹槽210的槽宽设置在上述大小，一方面，能够使得安装法兰200强度减弱，使得安装法兰200与杆本体100连接位置处于变幅杆的振动节点，形成超声阻隔技术；另一方面，能够保证安装法兰200的使用强度，实现本实施例的超声波变幅杆与刀体的可靠连接。可选地，所述环形凹槽210的槽宽为1.2mm。进一步地，所述环形凹槽210的槽深为2mm～3mm。进而，通过进一步设置环形凹槽210的槽深大小，既能形成较好的超声阻隔技术，又能够使得本实施例的超声波变幅杆与刀体的可靠连接。可选地，所述环形凹槽210的槽深为2.5mm。

进一步地，如图1、图2、图3所示，所述安装法兰200远离所述杆本体100的第二端端面的侧面为第二侧面，所述第二侧面上开设有减振孔220。进而，减振孔220结构能够干扰超声波传递，使安装法兰200的装配面无振动，能够更好地阻隔超声振动的传递，减少能量损失。

进一步地，所述减振孔220为多个，多个所述减振孔220沿着所述安装法兰200的周向间隔均匀设置。如此，干扰超声波传递的效果好，使安装法兰200的装配面无振动，能够更好地阻隔超声振动的传递，减少能量损失。本实施例中，所述减振孔220为盲孔。可选地，所述减振孔220为20个，阻隔超声振动传递的效果好，便于制造。

可选地，所述减振孔220的直径为1.6mm～2.0mm。同样的，通过将减振孔220的直径设置在上述大小，能够减小安装法兰200与杆本体100之间的连接面积，使得安装法兰200强度减弱，形成超声阻隔技术，又能够使得安装法兰200强度也较好，实现本实施例的超声波变幅杆与刀体的可靠连接。可选地，所述减振孔220的直径为1.8mm。进一步地，所述减振孔220的孔深为2mm～3mm。进而，通过进一步设置减振孔220的孔深大小，既能形成较好的超声阻隔技术，又能够使得本实施例的超声波变幅杆与刀体的可靠连接。可选地地，所述减振孔220的孔深为2.5mm。可选地，所述减振孔220为20个，超声阻隔效果好，安装法兰200的使用强度也较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。