電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)超聲精密加工技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電容耦合型非接觸 式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 相關(guān)技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)超聲加工設備，其超聲波發(fā)生器和壓電換能器之間使用電刷和 集流環(huán)傳輸電能，但這種方式存在主軸轉(zhuǎn)速受限、易發(fā)生滑動磨損、易產(chǎn)生接觸火花等缺 點。
[0003] 為了避免這些問題而采用電感耦合型非接觸式電能傳輸，在松耦合變壓器的基礎 上，以一對線圈和磁芯作為耦合元件，在原邊線圈加載高頻交變電流，根據(jù)電磁感應原理， 使副邊線圈中產(chǎn)生高頻交變電動勢，從而將超聲波發(fā)生器輸出的電能傳輸?shù)綁弘姄Q能器。
[0004] 但松耦合變壓器的原邊和副邊都由線圈、線圈骨架和磁芯等部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較為 復雜，且副邊線圈、線圈骨架和磁芯固定于刀柄上，顯著增加了刀柄質(zhì)量，不利于刀柄的高 速旋轉(zhuǎn)，而且松耦合變壓器的原邊和副邊之間存在一定的氣隙，導致了較大的漏感，因此能 量損失較大，傳輸效率較低，不利于大功率、大振幅的旋轉(zhuǎn)超聲加工。此外，由于加工設備的 制造材料多為鋼鐵類金屬，松耦合變壓器置于金屬環(huán)境中會產(chǎn)生漏磁，同時金屬中會產(chǎn)生 渦流，從而導致較大的能量損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā) 明提出一種電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭，該電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動 頭能夠適于高速旋轉(zhuǎn)，適于在大功率、大振幅的場合下應用，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、電能傳 輸效率高、損失小等優(yōu)點。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施例提出一種電容耦合型非接觸式 旋轉(zhuǎn)超聲振動頭，所述電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭包括：支架，所述支架上設有沿 前后方向間隔開設置的兩個原邊電極板；壓電換能器，所述壓電換能器包括前蓋板、后蓋板 和安裝在所述前蓋板和所述后蓋板之間且沿前后方向交替排列的多個電極板和多個壓電 陶瓷片，多個所述電極板間隔相連，多個所述電極板中位于最前方和最后方的兩個所述電 極板分別與兩個所述原邊電極板間隔開且分別與兩個所述原邊電極板耦合；匹配電路，所 述匹配電路與所述原邊電極板相連；旋轉(zhuǎn)刀柄，所述旋轉(zhuǎn)刀柄適于與機床相連；變幅桿，所 述變幅桿與所述壓電換能器的前蓋板相連。刀具，所述刀具安裝在所述變幅桿上。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭，能夠適于高速旋轉(zhuǎn)， 適于在大功率、大振幅的場合下應用，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、電能傳輸效率高、損失小等優(yōu) 點。
[0008] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭還可以具有 如下附加的技術(shù)特征：
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多個所述電極板中位于最前方的所述電極板與相鄰的 所述原邊電極板之間的距離以及位于最后方的所述電極板與相鄰的所述原邊電極板之間 的距離均不大于1毫米。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多個所述電極板均為圓環(huán)形，兩個所述原邊電極板均 為半圓環(huán)形，多個所述電極板和兩個所述原邊電極板沿前后方向間隔平行設置。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，兩個所述原邊電極板均為圓筒形，多個所述電極板均 為圓環(huán)形且位于最前方和最后方的所述電極板分別向前和向后延伸出圓筒段，兩個所述圓 筒段分別與兩個所述原邊電極板沿所述壓電換能器的徑向間隔平行設置以分別與兩個所 述原邊電極板親合。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述旋轉(zhuǎn)刀柄與所述壓電換能器的后蓋板一體成型。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述旋轉(zhuǎn)刀柄包括刀柄殼體和螺紋壓蓋，所述壓電換 能器和所述變幅桿安裝在所述刀柄殼體內(nèi)，所述螺紋壓蓋安裝在所述刀柄殼體上且將所述 變幅桿固定在所述刀柄殼體的前端，所述變幅桿向前伸出所述螺紋壓蓋且所述刀具安裝在 所述變幅桿的前端。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述刀柄殼體的外周壁上設有兩個在所述刀柄殼體的 徑向上相對的開槽。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述變幅桿與所述壓電換能器的前蓋板一體成型。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述支架包括支架本體和設在所述支架本體的內(nèi)周壁 面且沿前后方向間隔開的兩個固定電極安裝板，兩個所述原邊電極板分別安裝在兩個所述 固定電極安裝板上。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述支架包括支架本體、設在所述支架本體的內(nèi)周壁 面上的固定電極安裝板和沿前后方向可移動地設在所述支架本體的內(nèi)周壁面上且與所述 固定電極安裝板沿前后方向間隔開的移動電極安裝板，兩個所述原邊電極板分別安裝在所 述固定電極安裝板和所述移動電極安裝板上。
【附圖說明】
[0018] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0019] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的剖視圖。
[0020] 圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的結(jié)構(gòu) 示意圖。
[0021] 圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的剖視 圖。
[0022] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的局部結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0023] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的局部剖 視圖。
[0024] 圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的局部 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的局部 剖視圖。
[0026] 圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的支架的 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖10是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭的支架 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖11是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭支架的 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 附圖標記：電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭1、支架100、原邊電極板110、支 架本體120、固定電極安裝板130、移動電極安裝板140、壓電換能器200、前蓋板210、后蓋板 220、電極板230、圓筒段231、壓電陶瓷片240、旋轉(zhuǎn)刀柄300、刀柄殼體310、螺紋壓蓋320、 開槽330、變幅桿400、刀具500。
【具體實施方式】
[0030] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0031] 下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭1。
[0032] 如圖1-圖11所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的電容耦合型非接觸式旋轉(zhuǎn)超聲振動頭1 包括支架100、壓電換能器200、匹配電路（圖中未示出）、旋轉(zhuǎn)刀柄300、變幅桿400和刀具 500 〇
[0033] 支架100上設有沿前后方向間隔開設置的兩個原邊電極板110(前后方向如圖 1-圖1