稀土超磁致伸缩超声强化装置

摘要

本发明涉及稀土超磁致伸缩超声强化装置。包括超声发生器、换能器、由换能器驱动的工具头；换能器安装在车床刀架上并可随车床刀架在工件长度方向上移动；圆筒形换能器壳体内同轴安装有线圈骨架和绕在线圈骨架上的励磁线圈，励磁线圈中心同轴安装有稀土超磁致伸缩材料棒；稀土超磁致伸缩材料棒两端设置有永磁体,后端由后盖板支撑限位，前端与一个输出杆的基座连接；输出杆的基座与前盖板之间压有碟簧；输出杆向前伸至前盖板上的导向套前端，工作头安装在导向套前端并由输出杆驱动。将稀土超磁致伸缩材料用于超声波振源，整个装置具有功率大、能量转化率高、响应时间短、稳定性好、无过热失效等优点。

权利要求

1.一种稀土超磁致伸缩超声强化装置，包括超声发生器(1)、与超声发生器连接的换能器(2)、由换能器驱动的工具头(3)；所述换能器的壳体安装在车床刀架(4)上并可随车床刀架在工件长度方向上移动；其特征是：换能器(2)的壳体(201)为圆筒形，壳体内同轴安装有线圈骨架(202)和绕在线圈骨架上的励磁线圈(203)，励磁线圈中心同轴安装有一个稀土超磁致伸缩材料棒(204)，在稀土超磁致伸缩材料棒两端设置有永磁体(205)；稀土超磁致伸缩材料棒后端由连接在壳体后端面的后盖板(206)支撑限位，稀土超磁致伸缩材料棒前端与一个输出杆(207)的基座连接；所述输出杆的基座与安装在壳体前端面上的前盖板(208)之间压有碟簧(209)；所述输出杆向前伸至前盖板上的导向套前端，所述工具头(3)安装在导向套前端并由输出杆驱动；所述稀土超磁致伸缩材料棒(204)后端连接一个配重块(211)，后盖板(206)中心安装有一个能够压迫配重块的调节螺栓(212)。

2.根据权利要求1所述的稀土超磁致伸缩超声强化装置，其特征是：所述输出杆(207)与导向套内孔之间设置有密封圈(210)。

说明书

稀土超磁致伸缩超声强化装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种超声加工设备，具体是一种用于对金属工件表面进行超声强化加工的稀土超磁致伸缩超声强化装置。

背景技术

[0002] 众所周知，零件的表面质量直接影响其疲劳寿命，为此，零部件进行精加工后常常还要进行进一步加工以提高加工精度和表面质量，并向长寿命、超光滑及高表面完整性方面发展。传统的超声强化技术采用的换能器广泛使用压电陶瓷材料，由于其功率密度小、振幅小，在大功率情况下工作时发热容易引起退极化，从而限制了其应用范围。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是，针对传统压电陶瓷换能器的不足，提供一种功率大、能量转化率高、响应时间短、稳定性好、无过热失效的稀土超磁致伸缩超声强化装置。

[0004] 本发明的稀土超磁致伸缩超声强化装置包括超声发生器、与超声发生器连接的换能器、由换能器驱动的工具头；所述换能器的壳体安装在车床刀架上并可随车床刀架在工件长度方向上移动；换能器的壳体为圆筒形，壳体内同轴安装有线圈骨架和绕在线圈骨架上的励磁线圈，励磁线圈中心同轴安装有一个稀土超磁致伸缩材料棒（Terfenol-D棒），在稀土超磁致伸缩材料棒两端设置有永磁体；稀土超磁致伸缩材料棒后端由连接在壳体后端面的后盖板支撑限位，稀土超磁致伸缩材料棒前端与一个输出杆的基座连接；所述输出杆的基座与安装在壳体前端面上的前盖板之间压有碟簧；所述输出杆向前伸至前盖板上的导向套前端，所述工作头安装在导向套前端并由输出杆驱动。

[0005] 所述输出杆与导向套内孔之间设置有密封圈。

[0006] 所述稀土超磁致伸缩材料棒后端连接一个配重块，后盖板中心安装有一个能够压迫配重块的调节螺栓。

[0007] 本发明将稀土超磁致伸缩材料用于超声波振源，整个装置具有功率大、能量转化率高、响应时间短、稳定性好、无过热失效等优点，具有传统磁致伸缩材料和压电陶瓷材料无可比拟的优势。

附图说明

[0008] 图1是本发明的整体结构示意图；

[0009] 图2是本发明实施例的换能器结构示意图。

具体实施方式

[0010] 如图1所示，该稀土超磁致伸缩超声强化装置包括超声发生器1、与超声发生器连接的换能器2、由换能器驱动的工具头3；所述换能器的壳体安装在车床刀架4上并可随车床刀架在工件长度方向上移动；如图2所示，换能器2的壳体201为圆筒形，壳体内同轴安装有线圈骨架202和绕在线圈骨架上的励磁线圈203，励磁线圈中心同轴安装有一个稀土超磁致伸缩材料棒204，在稀土超磁致伸缩材料棒两端设置有永磁体205；稀土超磁致伸缩材料棒后端由连接在壳体后端面的后盖板206支撑限位，稀土超磁致伸缩材料棒204后端连接一个配重块211，后盖板206中心安装有一个能够压迫配重块的调节螺栓212；稀土超磁致伸缩材料棒前端与一个输出杆207的基座连接；所述输出杆的基座与安装在壳体前端面上的前盖板208之间压有碟簧209；所述输出杆向前伸至前盖板上的导向套前端，输出杆207与导向套内孔之间设置有密封圈210，所述工具头3安装在导向套前端并由输出杆驱动。

[0011] 本发明工作过程中如图1所示，工件G用三爪卡盘固定在车床上，换能器2固定在车床的刀架4上，并由超声发生器1提供超声信号，工具头3安装在换能器的前端。工作时，工件随车床旋转，换能器振动带动前端的工具头与工件接触产生挤压，与此同时，换能器随着刀架左右移动，从而完成对整个工件的超声强化加工。

[0012] 换能器的工作过程如图2所示，励磁线圈203通电产生磁场，稀土超磁致伸缩材料棒204在磁场作用下产生振动，从而带动前端的输出杆207振动，挤压工具头与工件接触，产生挤压力，从而完成超声强化加工。