一种复合振动变幅杆制造技术

一种复合振动变幅杆，包括大等截面圆柱杆,大等截面圆柱杆通过圆锥型变截面杆与小等截面圆柱杆连接，圆锥型变截面杆纵向上设有带连接螺纹孔的节面法兰盘，小等截面圆柱杆的另一端连接传振杆，传振杆上开设圆环斜槽，传振杆末端设有外螺纹，外螺纹与刀具连接器一端的螺纹孔连接，刀具连接器另一端通过锥孔和螺纹孔与刀具进行连接；本实用新型专利技术变幅杆设计中复合振动变幅杆就通过圆柱—圆锥—圆柱的放大，接着通过传振杆上开设的圆环斜槽，转换成纵向振动波形和横向振动波形，最后变幅杆末端振动形式即为纵扭共振，并通过高效刀具连接器将加工刀具与变幅杆连接，保证能量的均衡传递，减少能量损失。

Composite vibration amplitude transformer

A composite vibration horn, including uniform cylindrical rod, cylindrical rod through a conical tapered section rod is connected with a small section of a cylindrical rod, longitudinal section bar is arranged on the plane flange connection threaded hole of the conical section, small cylindrical rod is connected with the other end of the vibration transmission rod, vibration transmission rod open ring slot, vibration rod end is provided with an external thread, thread hole thread and tool connector at one end of the connecting tool, the other end connected by the connector and the cone screw hole and cutting tool; the utility model horn in the design of composite vibration horn through the amplification of column Bevel-Helical, then through the vibration transmission ring chute bar opened, into the longitudinal vibration and the transverse vibration waveform waveform, the last horn vibration form for longitudinal torsional resonance, and processing through efficient tool connector The tool is connected with the horn to ensure the balanced energy transmission and reduce the energy loss.

【技术实现步骤摘要】
一种复合振动变幅杆
本技术涉及超声振动辅助加工装置，特别涉及一种复合振动变幅杆。
技术介绍
超声加工技术是一种将超声振动用于精密或超精密加工的新技术，并在特殊材料的加工中做出了突出贡献。其声振装置振动输出的方向和形式对加工质量和加工效率有着重要的影响，实验证明在复合振动模态下得到的加工质量要优于其在单一振动模态下的。复合振动模态有纵弯复合振动、纵扭复合振动、弯扭复合振动，其中研究纵扭复合振动较多。目前实现纵扭复合振动的装置有切向极化的压电陶瓷换能器、利用周向的磁致伸缩扭转换能器、纵振推挽式振动装置、螺旋沟槽式振动装置、斜槽式振动装置等。其中切向极化的压电陶瓷换能器和利用周向的磁致伸缩扭转换能器的功率容量有限，很难满足大功率加工的要求。纵振推挽式振动装置在实现整个振动装置的旋转十分困难，不能满足高速旋转加工中的要求。螺旋沟槽式振动装置影响共振频率的结构参数很多，纵扭转换的模型在理论上建立困难，所以实际应用中对输出参数无法精确的确定与控制。斜槽式振动装置结构简单、使用方便，但不能很好的满足高强度、大切削量的加工。
技术实现思路
为了更适应复杂加工环境并克服上述现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种复合振动变幅杆，能够更高效率地传递纵扭复合振动。为了达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种复合振动变幅杆，包括大等截面圆柱杆2,大等截面圆柱杆2通过圆锥型变截面杆3与小等截面圆柱杆4连接，圆锥型变截面杆3纵向上设有带连接螺纹孔9的节面法兰盘8，小等截面圆柱杆4的另一端连接传振杆5，传振杆5上开设圆环斜槽6，传振杆5末端设有外螺纹7，外螺纹7与刀具连接器13一端的螺纹孔10连接，刀具连接器13另一端通过锥孔11和螺纹孔12与刀具进行连接。所述的大等截面圆柱杆2另一端设置有一体成型的螺柱1。所述的圆环斜槽6在传振杆5的等截面位置均匀分布3-6个，各圆环斜槽6间相互平行，圆环斜槽6的宽度以及相邻斜槽间的距离都要小于一个振动波长。本技术的突出创新点是：(1)将高效复合变幅杆的主体设计成等截面圆柱杆2、4，圆锥型变截面杆3，传振杆5的结构，通过圆柱—圆锥—圆柱—传振杆的一体加工，使得整个变幅杆实现类似于圆锥型变幅杆和阶梯型变幅杆组合的功能，既可发挥圆锥型变幅杆形状因素好的优点，还可兼顾阶梯型变幅杆放大系数较大的优点。(2)超声波发生器产生的超声频电能由换能器转化为振动系统的机械能，其传递的纵向振动波形先通过圆柱—圆锥—圆柱的放大，接着通过传振杆5上开设的圆环斜槽6，转换成纵向振动波形和横向振动波形，整个高效复合振动变幅杆末端振动形式即为纵扭共振。(3)刀具连接器13一端的螺纹孔10与复合振动变幅杆外螺纹7连接，另一端通过锥孔11和螺纹孔12与刀具进行连接。锥孔11与刀具锥面接触，螺纹将变幅杆与刀具拉紧。采用锥孔11既满足变幅杆与刀具经常拆卸的要求有保证了波形的有效传递。附图说明图1是本技术的振动变幅杆主体结构示意图。图2是本技术的刀具连接器示意图。图3是本技术的整体装配图。具体实施方式下面结合附图对本技术的基本原理及工作过程进行说明。一种复合振动变幅杆(图3)，由复合振动变幅杆(图1)和高效刀具连接器(图2)组成，二者通过螺纹连接。参照图1，一种复合振动变幅杆，包括大等截面圆柱杆2、圆锥型变截面杆3、小等截面圆柱杆4以及传振杆5，为避免应力集中，小等截面圆柱杆4与传振杆5通过小圆弧过渡。通过圆柱—圆锥—圆柱—传振杆的一体加工，使得整个变幅杆实现类似于圆锥型变幅杆和阶梯型变幅杆组合的功能但没有连接环节的能量损失，既可发挥圆锥型变幅杆形状因素好的优点还可兼顾阶梯型变幅杆放大系数较大的优点；圆锥型变截面杆3纵向上设有带连接螺纹孔9的节面法兰盘8，法兰盘8用于整个变幅杆与支座的连接，法兰盘8上的连接螺纹孔9与支座通过螺栓固定；小等截面圆柱杆4的另一端连接传振杆5，传振杆5上开设圆环斜槽6，传振杆5末端设有外螺纹7。参照图2，外螺纹7与刀具连接器13一端的螺纹孔10连接，刀具连接器13另一端通过锥孔11和螺纹孔12与刀具进行连接。所述的大等截面圆柱杆2另一端设置有一体成型的螺柱1，实现与换能器的连接，减少了传统方法中换能器与变幅杆同开螺纹孔再用螺杆连接这一环节，通过调整该变幅杆在换能器中的旋入深度，可保证其与换能器的无缝配合，确保这一连接环节能量的高效传递。所述的圆环斜槽6在传振杆5的等截面位置均匀分布3-6个，各圆环斜槽6间相互平行，圆环斜槽6的宽度以及相邻斜槽间的距离都要小于一个振动波长。经圆柱—圆锥—圆柱杆放大的纵波传到斜槽位置处经斜槽的反射和折射作用产生切向分量，振动方向发生变化，经过各个斜槽后效果叠加，在整个变幅杆的末端实现纵向振动和扭转振动共同作用。所述的高效刀具连接器13左端的螺纹孔10与设计的复合振动变幅杆小端的外螺纹7连接；右端设有锥孔11和螺纹孔12。连接器13与刀具通过螺纹连接拉紧，连接器13的锥孔面11必须经过研磨加工，未来与之搭配的刀具需在末端车出外螺纹和锥面并对锥面进行研磨，可保证两锥面接触面积大于90％，确保了传递到刀具的能量。本技术的工作原理为：超声加工技术的声振设备一般由超声波发生器、换能器、本技术的变幅杆组成，换能器将超声波发声器提供的电信号转化为纵向振动的简谐波机械信号，变幅杆对换能器传递过来的纵向振动信号进行放大和传递。本技术变幅杆设计中复合振动变幅杆就通过圆柱—圆锥—圆柱的放大，接着通过传振杆5上开设的圆环斜槽6，转换成纵向振动波形和横向振动波形，最后变幅杆末端振动形式即为纵扭共振。在工具端面需要较大的振动速度和幅度时，需要采用多节组合变幅杆才能达到要求。圆锥型变截面杆3形状因素好且便与加工，阶梯型变幅杆放大系数较大，本技术的主体就是大等截面圆柱杆2通过圆锥型变截面杆3与小等截面圆柱杆4连接，类似于圆锥型变幅杆和阶梯型变幅杆的组合，但没有连接环节的能量损失，在复合振动变幅杆传递后的纵向振动波形将会有很明显的放大效果。传振杆5纵扭振动的实现是基于薄板振动理论和超声波的反射、折射现象，经过圆柱—圆锥—圆柱放大后的纵向振动波传到传振杆斜槽6位置时，斜槽6的存在使波的传播介质发生改变，由于波的反射和折射现象使其在轴向和周向同时产生振动分量，但又由于波长远远大于槽宽，轴向和周向的波在斜槽处叠加后在传振杆末端产生纵扭振动。刀具连接器13依靠螺纹拉紧—锥面配合的方式与刀具实现连接，刀具连接器13的锥孔11必须经过研磨加工，未来与之搭配的刀具需在末端车出外螺纹和锥面并对锥面进行研磨，可保证两锥面接触面积大于90％，这就可以保证经由传振杆5传递的纵扭振动传递到刀具不会大量损失。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合振动变幅杆，其特征在于，包括大等截面圆柱杆(2),大等截面圆柱杆(2)通过圆锥型变截面杆(3)与小等截面圆柱杆(4)连接，圆锥型变截面杆(3)纵向上设有带连接螺纹孔(9)的节面法兰盘(8)，小等截面圆柱杆(4)的另一端连接传振杆(5)，传振杆(5)上开设圆环斜槽(6)，传振杆(5)末端设有外螺纹(7)，外螺纹(7)与刀具连接器(13)一端的螺纹孔(10)连接，刀具连接器(13)另一端通过锥孔(11)和螺纹孔(12)与刀具进行连接。

【技术特征摘要】
1.一种复合振动变幅杆，其特征在于，包括大等截面圆柱杆(2),大等截面圆柱杆(2)通过圆锥型变截面杆(3)与小等截面圆柱杆(4)连接，圆锥型变截面杆(3)纵向上设有带连接螺纹孔(9)的节面法兰盘(8)，小等截面圆柱杆(4)的另一端连接传振杆(5)，传振杆(5)上开设圆环斜槽(6)，传振杆(5)末端设有外螺纹(7)，外螺纹(7)与刀具连接器(13)一端的螺纹孔(10)连接，刀具连接器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱林，路丹妮，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61