[发明专利]一种大振幅纵扭超声复合振动变幅杆的设计方法

权利要求书

1.一种大振幅纵扭超声复合振动变幅杆装置，其特征是，包括换能器、变幅杆、刀具杆和连接杆，换能器包括纵向极化的压电陶瓷片，在变幅杆的发射端的圆锥过渡段开设可变螺旋槽，与发射端的末端圆柱上开设斜槽，通过调整螺旋槽参数及其斜槽的倾斜角度使其以相同的频率共振，通过有限元分析软件对其进行仿真，得出最合适的纵扭振动幅值，并且将发射端设计成对称结构以方便找出法兰盘所在的位置（即纵扭共振的共同节点），本发明的对称结构可减小能量的损耗；由于变幅杆上装夹不同材料、形状、直径、长度的刀具，对其谐振频率都会有影响，所以此对称结构可以通过在另一边装夹不同的配重块来补偿因装夹不同刀具时所带来的谐振频率的变化值，从而实现装夹不同刀具时，超声振动装置谐振频率、振动模态及振型的一致性。

2.根据权利要求1所述的一种大振幅纵扭超声振动变幅杆，其特征在于，将结构设置成对称式，一端装夹刀具，一端装夹同质量的配重块，减小因刀具的改变引起的谐振频率的变化。

3.根据权利要求1所述的一种大振幅纵扭超声振动变幅杆，其特征在于，用一根高强度的连接杆将两边的对称结构通过螺纹连接起来，同时保证同轴度的要求。

4.根据权利要求1所述的一种大振幅纵扭超声振动变幅杆，其特征在于，设计成对称结构，便于找到纵扭振型的共同节点，将能量的损耗降到最低。

5.根据权利要求1所述的一种大振幅纵扭超声振动变幅杆，其特征在于，将阶梯型和圆锥形变幅杆接合起来设计成一体，既有大的放大倍数，又有大的形状因素，将两者的优点结合起来，进行优势互补。

6.根据权利要求1所述的一种大振幅纵扭超声振动变幅杆，其特征在于，螺旋槽和斜槽对换能器输出的纵向振幅同时进行反射和折射，产生扭转振动，通过调整其结构参数使其以相同的频率共振，进而输出大振幅。

7.根据权利要求1所述的一种大振幅纵扭超声振动变幅杆，其特征在于，在发射端大圆柱上开设与连接杆配合的螺纹结构，用连接杆将发射端、压电陶瓷片及变幅杆进行螺纹连接；在发射端的末端开设与刀具装夹配合的螺纹结构。

8.根据权利要求1所述的一种大振幅纵扭超声振动变幅杆，其特征在于，将换能器和变幅杆的进行一体化设计，设计合理、结构紧凑、实用性强，振幅输出大。