【技术实现步骤摘要】
本技术涉及超声加工，更具体的说，特别涉及一种换能器机构及超声主轴。
技术介绍
1、针对硬脆材料、钛合金与不锈钢等高端难加工材料，常规的加工工艺已经无法满足市场批量生产的要求，存在加工表面质量差、效率低、刀具寿命短等问题。而超声加工由于刀具刀尖具有超声能量，而广泛应用于非金属、硬脆等难加工材料的加工以及微小孔、深孔的加工。
2、目前常用的超声主轴多是采用普通电主轴与超声振动刀柄相结合的方式，即在刀柄内部集成超声电能传输单元、换能器等结构。采用这种方式的超声振动刀柄笨重、动平衡差，在需要自动换刀时得将超声振动刀柄整体进行更换，也就需要准备一系列的专用超声振动刀柄，整体更换超声振动刀柄不方便、成本也较高。
技术实现思路
1、本技术的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种换能器机构及超声主轴，通过换能器机构的模块化设计，并可匹配普通刀柄作为共振体，实现超声加工并满足不同精密加工的需求。
2、为了解决以上提出的问题，本技术采用的技术方案为：
3、本技术提供一种换能器机构，包括加工刀柄、与所述加工刀柄配合的换能器组件，所述换能器组件包括变幅杆、振动单元、压紧端盖，所述变幅杆的表面沿径向延伸形成环形凸部；所述变幅杆的一端设置有刀柄安装孔，另一端设置与所述刀柄安装孔相连通的安装槽，所述安装槽内形成与所述刀柄安装孔衔接的过渡部；所述振动单元和所述压紧端盖依次设置在所述变幅杆上；所述加工刀柄设置在所述刀柄安装孔内，并与换能器组件形成共振体。
4、进
5、进一步的，所述环形凸部上还设置有减振槽结构，用于减少超声波振动向加工主轴方向传递。
6、进一步的，所述减振槽结构包括设置在所述环形凸部相对两侧面的第一减振槽和第二减振槽，所述第一减振槽和第二减振槽分别采用环形凹槽，两者沿所述变幅杆的径向依次设置，并在截面上呈s形结构。
7、进一步的，所有所述压电陶瓷片的压电陶瓷单元极化方向相同，并采用轴向极化或切向极化，且极化方向与电场方向相同、平行但不完全相同、或垂直时，则分别驱动变幅杆实现纵向振动、弯曲振动、或扭转振动。
8、进一步的，不同所述压电陶瓷片的压电陶瓷单元极化方向不完全相同，并采用轴向极化组合、或轴向极化和切向极化方向组合，则分别驱动变幅杆实现弯曲纵向复合振动、纵扭复合振动、或弯曲扭转复合振动。
9、进一步的，所述刀柄安装孔采用与刀柄配合的锥形安装孔；所述过渡部也采用锥形孔，孔径由与刀柄安装孔的连接端向另一端逐渐增大。
10、本技术还提供一种超声主轴，包括所述的换能器机构、轴芯、拉杆和连接头，所述换能器机构设置在轴芯上，所述环形凸部与所述轴芯对应的端面连接，所述环形凸部背离所述轴芯的端面为振动零点；所述拉杆设置在所述轴芯内，所述拉杆的端部伸入所述安装槽内，并设置连接头与所述加工刀柄对应的端部配合连接。
11、进一步的，所述连接头设置有环形凹部、位于所述环形凹部两侧的第一限位部和第二限位部，所述第一限位部与所述加工刀柄的端部配合，所述第二限位部与所述拉杆的端部配合。
12、进一步的，所述拉杆与所述连接头配合的端部沿径向延伸形成拉杆凸部，所述拉杆凸部置于所述环形凹部内，并与所述第二限位部抵触配合。
13、与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
14、本技术的换能器机构通过变幅杆、压紧端盖和振动单元模块化设计，方便换能器机构整体进行安装和更换，便于匹配不同的加工刀柄，并与加工刀柄形成共振体；振动单元采用等分结构的压电陶瓷单元，并根据需要对不同的压电陶瓷单元进行相应的极化处理，驱动变幅杆和换能器机构实现单一振动或复合振动，可以满足高强度加工需求；
15、本技术的超声主轴，加工刀柄采用普通刀柄，与模块化设计的换能器机构组成共振体，不需要采用复杂且昂贵的超声刀柄，就可以实现超声加工的需求，整体结构简单、方便安装和配合，适用范围广，并可满足不同精密加工需求。
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1.一种换能器机构，其特征在于：包括加工刀柄、与所述加工刀柄配合的换能器组件，所述换能器组件包括变幅杆、振动单元、压紧端盖，所述变幅杆的表面沿径向延伸形成环形凸部；所述变幅杆的一端设置有刀柄安装孔，另一端设置与所述刀柄安装孔相连通的安装槽，所述安装槽内形成与所述刀柄安装孔衔接的过渡部；所述振动单元和所述压紧端盖依次设置在所述变幅杆上；所述加工刀柄设置在所述刀柄安装孔内，并与换能器组件形成共振体。
2.根据权利要求1所述的换能器机构，其特征在于：所述振动单元包括多个依次叠置的压电陶瓷片、及为所述压电陶瓷片提供电场的电极片，所述压电陶瓷片包括多个沿周向等分设置的压电陶瓷单元；不同所述压电陶瓷片、及同一所述压电陶瓷片的不同压电陶瓷单元设置不同极化方向的组合，驱动变幅杆实现单一振动或复合振动。
3.根据权利要求1或2所述的换能器机构，其特征在于：所述环形凸部上还设置有减振槽结构，用于减少超声波振动向加工主轴方向传递。
4.根据权利要求3所述的换能器机构，其特征在于：所述减振槽结构包括设置在所述环形凸部相对两侧面的第一减振槽和第二减振槽，所述第一减振槽和
5.根据权利要求2所述的换能器机构，其特征在于：所有所述压电陶瓷片的压电陶瓷单元极化方向相同，并采用轴向极化或切向极化，且极化方向与电场方向相同、平行但不完全相同、或垂直时，则分别驱动变幅杆实现纵向振动、弯曲振动、或扭转振动。
6.根据权利要求2所述的换能器机构，其特征在于：不同所述压电陶瓷片的压电陶瓷单元极化方向不完全相同，并采用轴向极化组合、或轴向极化和切向极化方向组合，则分别驱动变幅杆实现弯曲纵向复合振动、纵扭复合振动、或弯曲扭转复合振动。
7.根据权利要求1所述的换能器机构，其特征在于：所述刀柄安装孔采用与刀柄配合的锥形安装孔；所述过渡部也采用锥形孔，孔径由与刀柄安装孔的连接端向另一端逐渐增大。
8.一种超声主轴，其特征在于：包括权利要求1至7任一项所述的换能器机构、轴芯、拉杆和连接头，所述换能器机构设置在轴芯上，所述环形凸部与所述轴芯对应的端面连接，所述环形凸部背离所述轴芯的端面为振动零点；所述拉杆设置在所述轴芯内，所述拉杆的端部伸入所述安装槽内，并设置连接头与所述加工刀柄对应的端部配合连接。
9.根据权利要求8所述的超声主轴，其特征在于：所述连接头设置有环形凹部、位于所述环形凹部两侧的第一限位部和第二限位部，所述第一限位部与所述加工刀柄的端部配合，所述第二限位部与所述拉杆的端部配合。
10.根据权利要求9所述的超声主轴，其特征在于：所述拉杆与所述连接头配合的端部沿径向延伸形成拉杆凸部，所述拉杆凸部置于所述环形凹部内，并与所述第二限位部抵触配合。
...【技术特征摘要】
1.一种换能器机构，其特征在于：包括加工刀柄、与所述加工刀柄配合的换能器组件，所述换能器组件包括变幅杆、振动单元、压紧端盖，所述变幅杆的表面沿径向延伸形成环形凸部；所述变幅杆的一端设置有刀柄安装孔，另一端设置与所述刀柄安装孔相连通的安装槽，所述安装槽内形成与所述刀柄安装孔衔接的过渡部；所述振动单元和所述压紧端盖依次设置在所述变幅杆上；所述加工刀柄设置在所述刀柄安装孔内，并与换能器组件形成共振体。
2.根据权利要求1所述的换能器机构，其特征在于：所述振动单元包括多个依次叠置的压电陶瓷片、及为所述压电陶瓷片提供电场的电极片，所述压电陶瓷片包括多个沿周向等分设置的压电陶瓷单元；不同所述压电陶瓷片、及同一所述压电陶瓷片的不同压电陶瓷单元设置不同极化方向的组合，驱动变幅杆实现单一振动或复合振动。
3.根据权利要求1或2所述的换能器机构，其特征在于：所述环形凸部上还设置有减振槽结构，用于减少超声波振动向加工主轴方向传递。
4.根据权利要求3所述的换能器机构，其特征在于：所述减振槽结构包括设置在所述环形凸部相对两侧面的第一减振槽和第二减振槽，所述第一减振槽和第二减振槽分别采用环形凹槽，两者沿所述变幅杆的径向依次设置，并在截面上呈s形结构。
5.根据权利要求2所述的换能器机构，其特征在于：所有所述压电陶瓷片的压电陶瓷单元极化方向相同，并采用轴向极化或切向极化，且极...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘跃财，杨兴，王富全，陈威，罗虎，
申请(专利权)人：深圳迈菲精密有限公司，
类型：新型
国别省市：
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