本發(fā)明涉及超聲加工裝置,具體涉及一種雙彎超聲切削裝置。該技術(shù)與實(shí)際機(jī)加工結(jié)合可應(yīng)用于難加工材料、復(fù)合材料及其它材料的加工,主要提高切削加工工藝的效率,提高刀具使用壽命,減小刀具加工應(yīng)力。

背景技術(shù)：

1、超聲切削是一種通過超聲振動輔助傳統(tǒng)切削加工的方法，主要用于改善切削性能、提高加工質(zhì)量和解決難加工材料的加工問題。這項(xiàng)技術(shù)結(jié)合了超聲振動的高頻特性和傳統(tǒng)切削的力學(xué)作用，在航空航天、精密制造、汽車工業(yè)和電子制造等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

2、超聲加工裝置中的超聲換能器是超聲振動系統(tǒng)的核心部件。它通過將超聲波發(fā)射器產(chǎn)生的超聲頻電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動能量，隨后經(jīng)由變幅桿對振幅進(jìn)行放大和聚焦，將振動傳遞至工具頭，從而實(shí)現(xiàn)對工件的超聲加工。目前常用的超聲換能器主要分為兩類：磁致伸縮換能器和壓電換能器。

3、磁致伸縮效應(yīng)是指當(dāng)磁致伸縮材料受到磁場作用時(shí)，其內(nèi)部原本無序排列的磁分子會沿磁場方向重新排列，從而引起材料長度或體積的變化。這種效應(yīng)及其逆效應(yīng)均基于磁能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化功能。超磁致伸縮材料具有更高的機(jī)電耦合系數(shù)，使得磁致伸縮效應(yīng)及其逆效應(yīng)能夠更高效地實(shí)現(xiàn)磁能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種可以有效減低切削力、提高工件表面質(zhì)量、減少刀片磨損的新型雙彎超聲切削裝置。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種新型雙彎超聲切削裝置，所述切削裝置具有一個(gè)本體和兩個(gè)線圈架，在所述本體上具有兩個(gè)激勵區(qū)域，分別為激勵區(qū)域一和激勵區(qū)域二，在所述線圈架上纏繞有線圈，線圈向激勵區(qū)域一和激勵區(qū)域二提供激勵磁場，兩個(gè)纏繞有線圈的所述線圈架分別套設(shè)在所述激勵區(qū)域一和激勵區(qū)域二的外圍，在本體的頭部通過刀具螺栓設(shè)置有刀片，激勵區(qū)域一在激勵磁場作用下提供平行于刀片表面的彎曲振動，激勵區(qū)域二在激勵磁場作用下提供垂直于刀片表面的彎曲振動，由此刀片的刀尖處耦合出空間橢圓軌跡。

4、進(jìn)一步優(yōu)化的，

5、所述本體具有中樞柱體，中樞柱體用于放置磁致伸縮塊和磁鐵；中樞柱體具有十字支架、隔板、刀座和底座；隔板處于中樞柱體的中部，在隔板的兩側(cè)設(shè)置有十字支架，隔板用于隔開兩側(cè)十字支架7上的磁致伸縮塊，刀座設(shè)置在一側(cè)的十字支架的端部，底座設(shè)置在另一側(cè)的十字支架的端部。

6、進(jìn)一步優(yōu)化的，

7、在底座上開設(shè)第一通孔，在十字支架上開設(shè)第二通孔，在隔板上開設(shè)第三通孔，在刀座上開設(shè)螺紋孔，采用預(yù)緊螺栓從底座依次穿過十字支架、隔板、十字支架，最后與刀座上的螺紋孔連接。

8、進(jìn)一步優(yōu)化的，

9、分別在底座的側(cè)面上開設(shè)第一定位孔，在十字支架的兩個(gè)端面上開設(shè)第二定位孔，在隔板的兩側(cè)端面上開設(shè)第三定位孔，在刀座的側(cè)面上開設(shè)第四定位孔，每個(gè)面上的各個(gè)定位孔均設(shè)置四個(gè)，在各個(gè)定位孔內(nèi)放置定位銷釘。

10、進(jìn)一步優(yōu)化的，

11、所述十字支架7形成了四個(gè)用于放置呈柱形的磁致伸縮塊的區(qū)域，該區(qū)域與磁致伸縮塊的外形匹配，在每個(gè)區(qū)域的底部將原本呈直角的部分設(shè)置成倒角斜面，在磁致伸縮塊上設(shè)置有與倒角斜面配合的配合斜面。

12、進(jìn)一步優(yōu)化的，

13、在底座上靠近十字支架的側(cè)面上開設(shè)有第一安裝槽，在隔板上開設(shè)有磁鐵安裝孔，在刀座上靠近十字支架7的側(cè)面上開設(shè)有第二磁鐵安裝槽；當(dāng)磁致伸縮塊安裝后，上述的第一安裝槽、磁鐵安裝孔、第二磁鐵安裝槽內(nèi)放置的磁鐵與磁致伸縮塊的端部貼合。

14、進(jìn)一步優(yōu)化的，

15、在十字支架的各分隔片上開設(shè)有多個(gè)磁鐵放置孔，用于放置提供偏置磁場的磁鐵，在分隔片上還開設(shè)有配重孔。

16、進(jìn)一步優(yōu)化的，

17、將處于刀片平面兩側(cè)的磁致伸縮塊分為兩個(gè)部分，激勵區(qū)域一的其中一側(cè)的兩個(gè)磁致伸縮塊為第一區(qū)域磁致伸縮塊，另一側(cè)為第二區(qū)域磁致伸縮塊；激勵區(qū)域二的其中一側(cè)的兩個(gè)磁致伸縮塊為第三區(qū)域磁致伸縮塊，另一側(cè)為第四區(qū)域磁致伸縮塊；

18、第一區(qū)域磁致伸縮塊與第二區(qū)域磁致伸縮塊兩端磁鐵的磁極布置方向相反，作用于第一區(qū)域磁致伸縮塊與第二區(qū)域磁致伸縮塊的偏置磁場方向就會相反，激勵線圈通入交流電后產(chǎn)生交變磁場，第一區(qū)域磁致伸縮塊與第二區(qū)域磁致伸縮塊就會產(chǎn)生相反的變形趨勢從而實(shí)現(xiàn)一維彎曲振動。

19、第三區(qū)域磁致伸縮塊與第四區(qū)域磁致伸縮塊兩端磁鐵的磁極布置方向分別同第一區(qū)域磁致伸縮塊與第二區(qū)域磁致伸縮塊，不同是整體與第一區(qū)域磁致伸縮塊與第二區(qū)域磁致伸縮塊有90°相位角，因此第三區(qū)域磁致伸縮塊與第四區(qū)域磁致伸縮塊所產(chǎn)生一維彎曲振動方向會與第一區(qū)域磁致伸縮塊與第二區(qū)域磁致伸縮塊所產(chǎn)生的一維彎曲振動方向有90°的相位差，因此刀尖就會耦合出空間橢圓軌跡。

20、進(jìn)一步優(yōu)化的，

21、刀座的前端為階梯軸狀，每個(gè)階梯之間均設(shè)置有倒角或圓角，在端部設(shè)置有安裝頭部，刀片通過刀具螺栓固定在安裝頭部上。

22、進(jìn)一步優(yōu)化的，

23、線圈架的材料為塑料、陶瓷、金屬或木頭，刀片的材料優(yōu)選為高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石，

24、底座、刀具螺栓、隔板、支架和刀座、預(yù)緊螺栓的材料優(yōu)選為碳鋼、不銹鋼、無磁鋼、軸承鋼，磁鐵的材料優(yōu)選為釹鐵硼、釤鈷、鋁鎳鈷、鐵氧體磁鐵，磁致伸縮塊的材料優(yōu)選為鎳鈦合金、鈷鐵合金、鉍鐵氧化物；

25、磁滯伸縮塊與十字支架7的配合方式為膠接或焊接，磁鐵與第一安裝槽、磁鐵放置孔、磁鐵安裝孔、第二磁鐵安裝槽的配合方式為膠結(jié)或焊接；

26、纏繞的線圈的直徑優(yōu)選為0.01-5mm。

27、本發(fā)明裝置通過改變偏置磁場的方向來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向（垂直于刀片方向、平行于刀片方向）的復(fù)合彎振，從而耦合出刀尖橢圓軌跡，減低切削力、提高工件表面質(zhì)量、減少刀片磨損。

技術(shù)特征：

1.一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型雙彎超聲切削裝置，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種新型雙彎超聲切削裝置，所述切削裝置具有一個(gè)本體和兩個(gè)線圈架，在所述本體上具有兩個(gè)激勵區(qū)域，分別為激勵區(qū)域一和激勵區(qū)域二，在所述線圈架上纏繞有線圈，線圈向激勵區(qū)域一和激勵區(qū)域二提供激勵磁場，兩個(gè)纏繞有線圈的所述線圈架分別套設(shè)在所述激勵區(qū)域一和激勵區(qū)域二的外圍，在本體的頭部通過刀具螺栓設(shè)置有刀片，激勵區(qū)域一在激勵磁場作用下提供平行于刀片表面的彎曲振動，激勵區(qū)域二在激勵磁場作用下提供垂直于刀片表面的彎曲振動，由此刀片的刀尖處耦合出空間橢圓軌跡。本發(fā)明裝置通過改變偏置磁場的方向來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的復(fù)合彎振，從而耦合出刀尖橢圓軌跡，減低切削力、提高工件表面質(zhì)量、減少刀片磨損。

技術(shù)研發(fā)人員：沈志煌,尤世聰,何雅玨,張潘潘,皮鈞,姜濤,齊超帥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：集美大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8