[发明专利]多维超声波振动头及具有该振动头的机床

说明书

本发明提供一种多维超音波振动头，具有：振动源组合；复数个振动源，各振动源均具有控制端及作用端，各控制端均耦接超音波频率振荡信号以使述振动源产生第一超音波机械振动，且各第一超音波机械振动各具有不同的振动方向；喇叭部，具有输入端及输出端，其中输入端系与所述复数个振动源之所述作用端连接，且该喇叭部系用以放大复数个所述第一超音波机械振动所合成超音波机械振动的振幅以产生第二超音波机械振动；以及工具头，与喇叭部之输出端连接，用以依第二超音波机械振动之振动方向对工件进行加工作业。

【技术领域】

本发明涉及超声波加工领域，特别涉及一种多维超声波振动头及具有该振动头的机床。

【背景技术】

请参照图1，其为现有超声波振动头之外观示意图。如图1所示，超声波振动头10通常具有换能器11、喇叭部12及工具头13。其中，换能器11系用以依超声波频率振荡信号产生超声波机械振动；喇叭部12系用以放大所述超声波机械振动以驱使工具头13对工件进行加工。

然而，该现有超声波振动头只能以固定的纵向振动对工件进行加工，因而不易在该工件上同时产生横向振动。

为解决上述的问题，本领域亟需一种新颖的复合超声波振动头以降低刀具切削力、改善工件表面加工质量。

【发明内容】

本发明之主要目的在于提供一种多维超声波振动头，其可利用复数个振动源各产生不同振动方向的超声波机械振动以合成出多维超声波机械振动，从而可对工件进行椭圆面加工。

本发明之另一目的在于提供一种机床，其可利用微控制器依不同的加工面形状需求规画复数个振动源的控制命令，以使该机床可以用软件规划的方式在工件上做出各种2D和3D形状。

为达前述目的，一种多维超声波振动头乃被提出，其具有：

振动源组合，具有复数个振动源，各振动源均具有控制端及作用端，各控制端均耦接超声波频率振荡信号以使所述振动源产生第一超声波机械振动，且各第一超声波机械振动各具有不同的振动方向；

喇叭部，具有输入端及输出端，其中所述输入端系与所述复数个振动源之所述作用端连接，且所述喇叭部系用以放大复数个第一超声波机械振动所合成的超声波机械振动的振幅以产生第二超声波机械振动；以及

工具头，与所述喇叭部之输出端连接，用以依所述第二超声波机械振动之振动方向对工件进行加工作业。

在一实施例中，各所述振动源均具有换能器及振动传导部，所述换能器具有压电片组合及所述振动源的控制端，且所述压电片组合系用以依所述超声波频率振荡信号产生所述第一超声波机械振动；且所述振动传导部的一端与所述换能器抵接，而另一端是所述振动源的作用端，以将所述第一超声波机械振动传导至所述喇叭部。

在可能的实施例中，所述工具头具有刀具，且所述刀具可为磨刀、车刀、钻头、铣刀、铲刀或电极。

为达前述目的，本发明进一步提出一种机床，其具有：

如前所述的多维超声波振动头；

复数个微控制器，用以依复数个电压命令产生复数个超声波频率振荡信号；以及

信息处理装置，用以产生所述复数个电压命令。

在一实施例中，各所述振动源均具有换能器及振动传导部，所述换能器具有压电片组合及所述振动源的控制端，且所述压电片组合系用以依所述超声波频率振荡信号产生所述第一超声波机械振动；且所述振动传导部的一端与所述换能器抵接，而另一端是所述振动源的作用端，以将所述第一超声波机械振动传导至所述喇叭部。

在可能的实施例中，所述工具头具有刀具，且所述刀具可为磨刀、车刀、钻头、铣刀、铲刀或电极。