一种高效超声波加工装置

专利主权项内容

1.一种高效超声波加工装置，其特征在于，包括：超声波频率信号发生及控制部、非接触式供电部、超声波振动加工部及加工刀具，所述非接触式供电部包括一次高频载流线圈和二次接收线圈，所述一次高频载流线圈固定安装在机床主轴的壳体上，所述二次接收线圈固定安装在所述超声波振动加工部的支持腔体外部，并随所述支持腔体一起旋转，所述超声波频率信号发生及控制部与所述一次高频载流线圈连接，所述一次高频载流线圈与所述二次接收线圈之间存在一定的间隙，所述一次高频载流线圈和所述二次接收线圈通过两个线圈端面之间的电磁感应耦合实现非接触式电力传输；所述超声波振动加工部包括支持腔体，所述支持腔体的上端连接有刀柄，所述支持腔体的下端连接有变幅杆，所述刀柄装夹在所述机床主轴上，所述变幅杆的下端设置有刀夹，所述加工刀具通过所述刀夹固定在所述变幅杆上；所述支持腔体内部设置有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片与所述变幅杆连接；所述一次高频载流线圈侧设置了补偿电路，所述补偿电路中，串联有电容C，并联有电容C；12还包括监测控制电路，所述监测控制电路包括匹配电路、定电流控制电路和相位比较电路，所述匹配电路与所述压电陶瓷片或多层压电换能器连接，所述相位比较电路采集所述匹配电路的电压和电流，并比较电压和电流的相位角，当相位角大于设定的阈值时，所述匹配电路动作并发出频率调节信号，确保相位角在误差范围内；所述定电流控制电路对电流进行检测，当电流变化超出设定的阈值时，所述匹配电路动作并发出电流调节指令，直至电流值回到设定的阈值范围内；所述监测控制电路还包括报警电路，所述报警电路分别与所述匹配电路和所述相位比较电路数据连接，采集电压、电流和相位角信号，当其中任何一个参数超过报警电路的设定阈值时自动发生报警；监测控制电路通过采用PLL控制策略对共振进行追踪控制，采用定电流控制策略对振幅进行追踪控制；PLL控制策略通过检测电流与电压之间的相位角对发振状态进行实时闭环控制，以确保超声波加工装置始终工作在固定的振动频率下；定电流控制策略为，在加工过程中，当负荷增加时，电流会减小，此时控制电压会根据电流减小量进行升压控制，电压升高后电流也会升高，进而维持电流始终恒定，从而保证了发振振幅的恒定；此外，在对超声波加工部进行供电的同时还对加工过程中由于负载变化而引起的电流、电压及二者之间相位角的变化进行了监测，当电流、电压及二者之间的相位角发生变化并超过一定范围时，报警电路会动作并发生报警，进而实现对加工过程及道具磨损状态的在线监测；所述刀柄和所述支持腔体采用分离式结构，所述刀柄和所述支持腔体之间设置有同轴度调整螺栓，所述变幅杆和所述支持腔体之间设置有同轴度调整螺栓，通过所述同轴度调整螺栓使所述加工刀具的回转中心与所述机床主轴的回转中心一致；所述刀夹选自弹簧刀夹或烧结刀夹；所述支持腔体上设置有动平衡调整螺栓，通过所述动平衡调整螺栓对所述超声波振动加工部的动平衡进行调整，使其精度等级优于G0.4；所述一次高频载流线圈与所述二次接收线圈之间的间隙小于0.5mm。。马 克 数 据 网