超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，包括測(cè)量砧、驅(qū)動(dòng)桿、前直線軸承、行程擋板、彈簧、限位塊、夾持套、彈簧支撐板、后直線軸承、線性電感線圈、永磁鐵、直流電源、電感測(cè)量芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示屏和外殼，超聲振動(dòng)刀具振動(dòng)后，其前端刀刃推動(dòng)測(cè)量砧、驅(qū)動(dòng)桿和永磁鐵，由于永磁鐵的移動(dòng)，線性電感線圈的電感發(fā)生變化，其電感模擬信號(hào)經(jīng)電感測(cè)量芯片測(cè)量后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為切割刀具刃口對(duì)應(yīng)的振幅值后由顯示屏顯示輸出，該超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方便，測(cè)量精度高，解決了現(xiàn)有超聲振動(dòng)刀具刃口振幅難以測(cè)量的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及超聲振動(dòng)振幅測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種用于超聲振動(dòng)刀具鋒利刃口振幅的測(cè)量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]超聲切割是利用超聲壓電換能器驅(qū)動(dòng)切割刀具產(chǎn)生超聲頻率的振動(dòng)，將碰撞和沖擊能量傳遞到被切介質(zhì)，致使被切介質(zhì)材料疲勞破碎從而達(dá)到切割目的的一項(xiàng)新型工藝技術(shù)。超聲切割可更有效、更精確地加工如碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉纖維、各種蜂窩復(fù)合材料和硬脆材料如光學(xué)玻璃、硅晶體、陶瓷等。另外，由于與生物組織接觸的切割刀具以一定的超聲頻率振動(dòng)時(shí)可使生物組織內(nèi)水汽化、蛋白氫鍵斷裂、細(xì)胞崩解、組織被切開(kāi)、凝固和封閉小血管，所以超聲切割技術(shù)又可運(yùn)用到醫(yī)療外科手術(shù)工具上。目前，超聲切割技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、航空航天、化工、農(nóng)業(yè)、食品和機(jī)械等領(lǐng)域。
[0003]超聲切割加工中，在其他條件不變的情況下，切割刀具的振幅越大，超聲壓電換能器的轉(zhuǎn)換效率越高，增大切割刀具的振幅可以提高切割加工的速度，因此在超聲切割加工中，刀具刃口的振幅是切割刀具性能的重要指標(biāo)之一，然而切割刀具刃口相對(duì)來(lái)說(shuō)比較鋒利，刃口面積較小，刃口法線方向振幅的測(cè)量成為一個(gè)難以解決的問(wèn)題。目前振幅的測(cè)量方法有物理觀察法、光學(xué)法、電測(cè)量法等，但是這些方法對(duì)鋒利面積較小刃口振幅的測(cè)量都有一定的局限性，使用物理觀察法很難在刃口產(chǎn)生光斑，難以觀察。使用光學(xué)法，在刃口沒(méi)有辦法得到反射光，無(wú)法測(cè)量，使用電測(cè)量法，精度較高，但是成本也較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提供了一種新型的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，目的是為了解決目前超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量困難的問(wèn)題。
[0005]超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，該裝置包括測(cè)量砧、驅(qū)動(dòng)桿、前直線軸承、行程擋板、彈簧、限位塊、夾持套、彈簧支撐板、后直線軸承、線性電感線圈、永磁鐵、直流電源、電感測(cè)量芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示屏和外殼，測(cè)量砧前端為平面，測(cè)量砧與驅(qū)動(dòng)桿同軸設(shè)置，測(cè)量砧通過(guò)焊接或者粘接裝設(shè)在驅(qū)動(dòng)桿前端，測(cè)量砧為硬質(zhì)合金材料、鎢鋼材料或金剛石材料。
[0006]永磁鐵與驅(qū)動(dòng)桿同軸設(shè)置，通過(guò)粘接裝設(shè)在驅(qū)動(dòng)桿后端，前直線軸承、行程擋板、彈簧和后直線軸承依次同軸套設(shè)在驅(qū)動(dòng)軸上，前直線軸承和后直線軸承的內(nèi)徑與驅(qū)動(dòng)桿的外徑接觸，前直線軸承內(nèi)徑和后直線軸承內(nèi)徑與驅(qū)動(dòng)桿外徑的摩擦力均小于0.01見(jiàn)前直線軸承和后直線軸承的外徑與夾持套的內(nèi)徑接觸，行程擋板固定在驅(qū)動(dòng)軸上，行程擋板和驅(qū)動(dòng)軸為一體化結(jié)構(gòu)。
[0007]限位塊和彈簧支撐板固定在夾持套上，限位塊的內(nèi)徑小于行程擋板的外徑，行程擋板的外徑大于彈簧的中徑，彈簧的中徑大于彈簧支撐板的內(nèi)徑，彈簧前端和行程擋板相接觸，彈黃后端和彈黃支撐板相接觸，彈黃的彈性系數(shù)在0.0OO17\0s? 0.之間。限位塊用來(lái)限制行程擋板的位移，進(jìn)而限制彈簧的最大壓縮距離，彈簧支撐板用來(lái)約束彈簧的后端。線性電感線圈與夾持套同軸設(shè)置，線性電感線圈通過(guò)粘接固定在夾持套上，外殼與夾持套聯(lián)接在一起。
[0008]直流電源、電感測(cè)量芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換器裝設(shè)在外殼內(nèi)，顯示屏裝設(shè)在外殼上，直流電源通過(guò)導(dǎo)線分別和線性電感線圈及顯示屏相聯(lián)接，線性電感線圈的測(cè)量信號(hào)線和電感測(cè)量芯片相聯(lián)接，電感測(cè)量芯片通過(guò)信號(hào)線和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相聯(lián)接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過(guò)信號(hào)線和顯示屏相聯(lián)接。直流電源向線性電感線圈供應(yīng)電能，并向顯示屏供應(yīng)電能，當(dāng)和測(cè)量砧及驅(qū)動(dòng)桿相聯(lián)接的永磁鐵在線性電感線圈中的位置發(fā)生變化時(shí)，線性電感線圈的電感發(fā)生相應(yīng)的變化，電感測(cè)量芯片采集到線性電感線圈的電感值后，通過(guò)信號(hào)線將其值大小傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，以數(shù)字形式在顯示屏上顯示測(cè)量砧的位移值。
[0009]使用時(shí)，測(cè)量砧的軸向方向和超聲切割刀具的刃口法線方向相重合，先讓刀具刃口和測(cè)量砧接觸，然后壓縮彈簧使測(cè)量砧后退Imrn左右，設(shè)此時(shí)顯示屏讀數(shù)為Z1，然后開(kāi)啟超聲振動(dòng)系統(tǒng)，使刀具開(kāi)始進(jìn)行超聲振動(dòng)并達(dá)到諧振狀態(tài)，此時(shí)測(cè)量砧被超聲振動(dòng)刀具刃口又推動(dòng)后退一定的距離，刀具刃口穩(wěn)定在其最大振幅位置，由于彈簧系統(tǒng)的慣性較大，響應(yīng)慢，其固有頻率fl在1000/?以內(nèi)，而超聲振動(dòng)刀具的振動(dòng)頻率f2為20000佐以上，f2?fl,因此測(cè)量砧的動(dòng)態(tài)變化呈現(xiàn)遲滯穩(wěn)定狀態(tài)，即測(cè)量砧在切割刀具刃口超聲振動(dòng)脈沖力的作用下，測(cè)量砧的位置保持不變，呈靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)顯示屏讀數(shù)為Z2，因此切割刀具刃口的振幅為A=Z2-Z1。
[0010]該超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量方便、精度高、成本低、有效解決了超聲切割刀具刃口面積較小，刃口法線方向振幅難以測(cè)量的問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例示意圖。
[0013]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1.測(cè)量砧，2.驅(qū)動(dòng)桿，3.前直線軸承，4.行程擋板，5.彈簧，6.限位塊，7.夾持套，8.彈簧支撐板，9.后直線軸承，10.線性電感線圈，11.永磁鐵，12.直流電源，13.電感測(cè)量芯片，14.模數(shù)轉(zhuǎn)換器，15.外殼，16.顯示屏，17.刀具，18.刀具刃口。

【具體實(shí)施方式】
[0014]結(jié)合圖1所示,超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置包括測(cè)量站1、驅(qū)動(dòng)桿2、前直線軸承3、行程擋板4、彈簧5、限位塊6、夾持套7、彈簧支撐板8、后直線軸承9、線性電感線圈
10、永磁鐵11、直流電源12、電感測(cè)量芯片13、模數(shù)轉(zhuǎn)換器14、顯示屏16和外殼15，測(cè)量砧I為鎢鋼材料，前端為平面，與驅(qū)動(dòng)桿2同軸，通過(guò)焊接裝設(shè)在驅(qū)動(dòng)桿2前端。
[0015]永磁鐵11與驅(qū)動(dòng)桿2同軸設(shè)置，通過(guò)粘接裝設(shè)在驅(qū)動(dòng)桿2后端，前直線軸承3、行程擋板4、彈簧5和后直線軸承9依次同軸套設(shè)在驅(qū)動(dòng)軸上，前直線軸承3和后直線軸承9的內(nèi)徑與驅(qū)動(dòng)桿2的外徑接觸，前直線軸承3內(nèi)徑和后直線軸承9內(nèi)徑與驅(qū)動(dòng)桿2外徑的摩擦力均為0.0006#，前直線軸承3和后直線軸承9的外徑與夾持套7的內(nèi)徑接觸，行程擋板4固定在驅(qū)動(dòng)軸上，行程擋板4和驅(qū)動(dòng)軸為一體化結(jié)構(gòu)，彈簧5前端和行程擋板4相接觸，彈黃5后端和彈黃支撐板8相接觸，彈黃5的彈性系數(shù)為0.W)2N/mm。
[0016]限位塊6固定在夾持套7上，限位塊6的內(nèi)徑小于行程擋板4的外徑，行程擋板4的外徑大于彈簧5的中徑，彈簧5的中徑大于彈簧5支撐板的內(nèi)徑，限位塊6用來(lái)限制行程擋板4的位移，進(jìn)而限制彈簧5的最大壓縮距離，彈簧支撐板8用來(lái)約束彈簧5的后端。線性電感線圈10與夾持套7同軸設(shè)置，線性電感線圈10通過(guò)粘接固定在夾持套7上，外殼15與夾持套7聯(lián)接在一起。
[0017]直流電源12、電感測(cè)量芯片13和模數(shù)轉(zhuǎn)換器14裝設(shè)在外殼15內(nèi)，顯示屏16裝設(shè)在外殼15上，直流電源12通過(guò)導(dǎo)線分別和線性電感線圈10及顯示屏16相聯(lián)接，線性電感線圈10的測(cè)量信號(hào)線和電感測(cè)量芯片13相聯(lián)接，電感測(cè)量芯片13通過(guò)信號(hào)線和模數(shù)轉(zhuǎn)換器14相聯(lián)接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器14通過(guò)信號(hào)線和顯示屏16相聯(lián)接。直流電源12向線性電感線圈10供應(yīng)電能,并向顯示屏16供應(yīng)電能,當(dāng)和測(cè)量站I及驅(qū)動(dòng)桿2相聯(lián)接的永磁鐵11在線性電感線圈10中的位置發(fā)生變化時(shí)，線性電感線圈10的電感發(fā)生相應(yīng)的變化，電感測(cè)量芯片13采集到線性電感線圈10的電感值后，通過(guò)信號(hào)線將其值大小傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器14，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，以數(shù)字形式在顯示屏16上顯示測(cè)量砧I的位移值。
[0018]結(jié)合圖2所示，工作時(shí)，測(cè)量砧I的軸向方向和超聲切割刀具17的刃口法線方向相重合，先讓刀具刃口 18和測(cè)量砧I接觸，然后壓縮彈簧5使測(cè)量砧I后退1?〃，設(shè)此時(shí)顯示屏16讀數(shù)為Zl=L 0000.，然后開(kāi)啟超聲振動(dòng)系統(tǒng)，使刀具17開(kāi)始進(jìn)行超聲振動(dòng)并達(dá)到諧振狀態(tài)，刀具17振動(dòng)頻率為22.，此時(shí)測(cè)量砧I被超聲振動(dòng)刀具刃口 18又推動(dòng)后退一定的距離，刀具刃口 18穩(wěn)定在其最大振幅位置，此時(shí)顯示屏16讀數(shù)為Z2=l.0623--，因此切割刀具刃口 18 的振幅為 Α=Ζ2-Ζ1=1.0623蕭-1.0000--=0.0623?β=62.3_。
【權(quán)利要求】
1.超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，該裝置包括測(cè)量砧、驅(qū)動(dòng)桿、前直線軸承、行程擋板、彈簧、限位塊、夾持套、彈簧支撐板、后直線軸承、線性電感線圈、永磁鐵、直流電源、電感測(cè)量芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示屏和外殼，其特征在于:測(cè)量砧前端為平面，測(cè)量砧與驅(qū)動(dòng)桿同軸并裝設(shè)在驅(qū)動(dòng)桿前端，永磁鐵與驅(qū)動(dòng)桿同軸并裝設(shè)在驅(qū)動(dòng)桿后端，前直線軸承、行程擋板、彈簧和后直線軸承依次同軸套設(shè)在驅(qū)動(dòng)軸上，前直線軸承和后直線軸承的內(nèi)徑與驅(qū)動(dòng)桿的外徑接觸，前直線軸承內(nèi)徑和后直線軸承內(nèi)徑與驅(qū)動(dòng)桿外徑的摩擦力均小于0.0W，前直線軸承和后直線軸承的外徑與夾持套的內(nèi)徑接觸，行程擋板固定在驅(qū)動(dòng)軸上，限位塊和彈簧支撐板固定在夾持套上，限位塊的內(nèi)徑小于行程擋板的外徑，行程擋板的外徑大于彈黃的中徑，彈黃的中徑大于彈黃支撐板的內(nèi)徑，彈黃如端和彳丁程擋板相接觸，彈黃后端和彈簧支撐板相接觸，彈簧的彈性系數(shù)在0.0OOW/^0.Wnm之間，線性電感線圈與夾持套同軸設(shè)置并固定在夾持套上，外殼與夾持套聯(lián)接在一起，直流電源、電感測(cè)量芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換器裝設(shè)在外殼內(nèi)，顯示屏裝設(shè)在外殼上，直流電源通過(guò)導(dǎo)線和線性電感線圈及顯示屏相聯(lián)接，線性電感線圈的測(cè)量信號(hào)線和電感測(cè)量芯片相聯(lián)接，電感測(cè)量芯片通過(guò)信號(hào)線和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相聯(lián)接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過(guò)信號(hào)線和顯示屏相聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，其特征在于:所述的測(cè)量石占為硬質(zhì)合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，其特征在于:所述的測(cè)量砧為金剛石材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，其特征在于:所述的測(cè)量石占為鶴鋼材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，其特征在于:所述的測(cè)量石占焊接在驅(qū)動(dòng)軸如端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，其特征在于:所述的測(cè)量石占粘接在驅(qū)動(dòng)軸如端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，其特征在于:所述的永磁鐵粘接在驅(qū)動(dòng)軸后端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，其特征在于:所述的行程擋板和驅(qū)動(dòng)軸為一體化結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動(dòng)刀具刃口振幅測(cè)量裝置，其特征在于:所述的線性電感線圈粘接在夾持套內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01H11/06GK203965031SQ201420426039
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】殷振, 李艷, 李華, 曹自洋, 汪幫富, 徐力, 傅超, 吳陽(yáng) 申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院