本發明屬于超聲加工技術領域，更具體地說本發明涉及一種單激勵縱彎復合振動超聲換能器。

背景技術：

目前，微小型零部件在工業各個領域的應用不斷增加，尤其是在航空航天、生物醫學、電子通訊和環保等領域。微細銑削技術在加工具有復雜形貌的微型零部件方面有著其獨特的優勢，但是在加工工程陶瓷、石英、光學玻璃、單晶硅、寶石、硬質合金和復合材料等硬脆性材料過程中存在著切削力大、刀具磨損嚴重，以及工件邊緣崩碎嚴重等問題。超聲橢圓振動輔助加工技術在硬脆性材料加工方面有著得天獨厚的優勢，因此國內外眾多學者將超聲橢圓振動輔助加工技術引進到微細銑削中。研究表明超聲橢圓振動輔助加工可以實現刀具切屑及工件的間歇性地分離，從而切削液就更容易流入切削區域充分冷卻刀具，減低加工區域溫度，延長刀具的使用壽命。

超聲橢圓振動通常是將兩個單向超聲波振動進行復合形成的，目前，縱彎復合超聲振動的換能器主要有兩大類：一、通過對多片壓電陶瓷片同頻雙激勵復合而形成；二、對換能器的結構進行特殊化設計來實現單激勵縱彎復合振動。

目前在超聲橢圓振動輔助微細加工中，大多數都是在主軸上施加旋轉超聲橢圓振動，因而需要對主軸進行較大的改動。鑒于此，需要改變超聲橢圓振動傳統的施加方法，改為在工件上施加縱彎復合超聲橢圓振動，從而避免對主軸進行較大的改動。

技術實現要素：

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種能夠滿足在單激勵下實現縱彎復合超聲橢圓振動的單激勵縱彎復合振動超聲換能器，該換能器具有結構簡單、設計合理、可移植性強等優點。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種單激勵縱彎復合振動超聲換能器，包括前蓋板和后端蓋，在所述前蓋板和所述后端蓋之間夾裝有間隔設置的銅片電極與壓電陶瓷晶片，所述前蓋板、所述后端蓋、所述銅片電極和所述壓電陶瓷晶片采用預緊螺釘穿裝在一起，在所述預緊螺釘上設有所述銅片電極和所述壓電陶瓷晶片的部位設有絕緣套，所述銅片電極和所述壓電陶瓷晶片套裝在所述絕緣套上；在所述后端蓋的左右兩側設有對稱布置的兩個支撐立柱，所述支撐立柱設置在該換能器的振動節點處，所述支撐立柱采用緊固螺釘固定；在所述前蓋板上設有位于所述預緊螺釘前方的矩形斜槽。

所述矩形斜槽為等間距分布的多個，所述矩形斜槽為通槽。

在所述支撐立柱3和所述后端蓋5之間設有與它們一體形成的柔性鉸鏈。

所述前蓋板和所述后蓋板橫截面均為矩形，所述前蓋板沿軸線方向的外形輪廓為指數形曲線。

本發明具有的優點和積極效果是：通過采用在前蓋板上設置矩形斜槽的結構，易于實現平面內縱-彎復合振動，具有結構簡單、設計合理、可移植性強等優點，對于平面內單激勵復合振動具有指導性意義，可應用于超聲復合振動加工領域，易于推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的俯視圖；

圖3為本發明的剖視圖。

圖中：1、前蓋板；2、矩形槽；3、支撐立柱；4、沉頭孔；5、后端蓋；6、銅片電極；7、壓電陶瓷晶片；8、絕緣套；9、預緊螺釘。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1～圖3，一種單激勵縱彎復合振動超聲換能器，包括前蓋板1和后端蓋5，在所述前蓋板1和所述后端蓋5之間夾裝有間隔設置的銅片電極6與壓電陶瓷晶片7，構成夾心式結構，所述前蓋板1、所述后端蓋5、所述銅片電極6和所述壓電陶瓷晶片7采用預緊螺釘9穿裝在一起。

在所述預緊螺釘9上設有所述銅片電極6和所述壓電陶瓷晶片7的部位設有絕緣套8，所述銅片電極6和所述壓電陶瓷晶片7套裝在所述絕緣套8上，所述絕緣套8套裝在所述預緊螺釘9上。

在所述后端蓋5的左右兩側設有對稱布置的兩個支撐立柱3，所述支撐立柱3設置在該換能器的振動節點處，所述支撐立柱3采用緊固螺釘固定在工作臺上，在本實施例中緊固螺釘采用的是沉頭螺釘，因此需要在所述支撐立柱3上加工沉頭孔4。

在所述前蓋板1上設有位于所述預緊螺釘9前方的矩形斜槽2，矩形斜槽2的作用是將單一的縱向振動轉換為縱彎復合振動，斜槽實現振動形式轉換的機理可以從力學的角度進行解釋。

在本實施例中，所述矩形斜槽2為等間距分布的多個，所述矩形斜槽2為通槽，該結構能夠使換能器實現更好的縱彎復合超聲橢圓振動。在所述支撐立柱3和所述后端蓋5之間設有與它們一體形成的柔性鉸鏈，所述支撐立柱3和后端蓋5以及將它們連接在一起的柔性鉸鏈采用同種材質整體加工，所述支撐立柱3和后端蓋5之間的聯結部分采用柔性鉸鏈結構，柔性鉸鏈結構法蘭有助于改善因夾持而造成的換能器與其他部件的耦合效應，減少因固定造成的振動頻率的改變，以及減少振動能量損失。所述前蓋板1和所述后蓋板5橫截面均為矩形，所述前蓋板1沿軸線方向的外形輪廓為指數形曲線，采用指數形輪廓線可以避免應力集中對結構造成損害。

使用時，將所述銅片電極6與超聲電源相連接，并給予壓電陶瓷晶片7一定的信號激勵，基于壓電陶瓷逆壓電效應，可將高頻電流信號轉換為高頻的縱向振動，高頻的縱向振動在斜槽的作用下產生高頻彎曲振動分量，從而實現單激勵下的縱彎復合超聲橢圓振動，滿足超聲橢圓振動輔助微細銑削加工的要求。

盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。