權(quán)利要求書： 1.一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置，包括換能器(1)、變幅桿(2)、轉(zhuǎn)接盤(3)，所述變幅桿(2)通過法蘭盤套接在轉(zhuǎn)接盤(3)上，其特征在于：所述換能器(1)包括第一半圓形壓電疊堆(11)和第二半圓形壓電疊堆(12)，所述第一半圓形壓電疊堆(11)的底部和第二半圓形壓電疊堆(12)的底部共同螺紋連接有變幅桿(2)的頂部，所述變幅桿(2)的底部螺紋連接有刀具(4)，所述刀具(4)上設(shè)有雙級仿生結(jié)構(gòu)，且第一半圓形壓電疊堆(11)和第二半圓形壓電疊堆(12)的組合體與刀具(4)主平面正交垂直，用于通過改變第一半圓形壓電疊堆(11)和第二半圓形壓電疊堆(12)的組合體的輸入電壓信號相位，實現(xiàn)刀具(4)的一維直線振動軌跡和二維橢圓振動軌跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置，其特征在于：所述雙級仿生結(jié)構(gòu)包括仿生螳螂前足鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)和仿生減磨結(jié)構(gòu)，所述仿生螳螂前足鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)設(shè)在刀具(4)末端，所述仿生減磨結(jié)構(gòu)設(shè)在刀具(4)前刀面以及刀背上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置，其特征在于：所述仿生螳螂鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)為多個第一齒(6)和多個第二齒(7)，且多個第一齒(6)和多個第二齒(7)在刀具(4)末端交替設(shè)置，且第一齒(6)的齒深度小于第二齒(7)的齒深度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置，其特征在于：所述仿生減磨結(jié)構(gòu)為多組盲孔(5)，每組盲孔(5)的個數(shù)為多個，且多個所述盲孔(5)等間距設(shè)在刀具(4)前刀面以及刀背上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置，其特征在于：所述盲孔(5)的組數(shù)至少為三組。

說明書： 一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本實用新型涉及一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置，屬于復(fù)合振動切割加工技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)[0002] 目前研究出的蜂窩芯材料等復(fù)合材料的加工工藝主要有：超高壓水切割技術(shù)、激光切割技術(shù)、高速銑削加工技術(shù)、超聲切割技術(shù)等四種。[0003] 超高壓水射流為冷態(tài)切割不使材料產(chǎn)生熱變形，具有對材料無選擇性、切割速度快、切縫質(zhì)量高等特點，可以解決材料加工過程中的分層、斷裂、切縫等加工缺陷。但是，超高壓水切割技術(shù)不適用于切割紙基類的Nomex蜂窩芯材料，而且超高壓水切割不能加工復(fù)雜曲面。激光切割以其切割范圍廣、切割速度高、切縫窄、切割質(zhì)量好、熱影響區(qū)小、加工柔性大等優(yōu)點在現(xiàn)代工業(yè)中得到了極為廣泛的應(yīng)用.[0004] 激光切割技術(shù)也成為激光加工技術(shù)中最為成熟的技術(shù)之一。但是，由于激光切割產(chǎn)生的高溫會使切口斷面發(fā)生碳化，材料的化學(xué)性能和力學(xué)性能都受到影響，并且不易加工復(fù)雜曲面。因此目前激光切割在Nomex蜂窩芯材料成型加工中應(yīng)用很少。[0005] 高速銑削加工具有材料去除率高，易于實現(xiàn)復(fù)雜表面成型等優(yōu)點。Nomex蜂窩芯材料加工專用銑刀的發(fā)展也很迅速，出現(xiàn)了有齒圓片銑刀、無齒圓片銑刀、波浪形圓片銑刀、金剛石圓片銑刀、鋸齒銑刀以及切割兼粉碎用組合銑刀等，以滿足不同類型的蜂窩加工。但是，高速銑削加工過程中切削力較大，受到蜂窩芯材料的固持方式的限制，工件不易被夾持，切割表面質(zhì)量差，易產(chǎn)生大量毛刺，易出現(xiàn)蜂窩坍塌、撕裂等加工缺陷，而且銑削過程中產(chǎn)生大量粉塵，有害人體健康污染環(huán)境。[0006] 超聲振動復(fù)合加工，是指給工具或工件沿一定方向施加超聲頻小振幅的振動，使加工工具在原有的運動形式的基礎(chǔ)上附加某方向上的超聲振動，進行振動加工的方法。超聲加工與傳統(tǒng)的機械加工方法或特種加工方法相結(jié)合，便形成了各種不同的超聲復(fù)合加工工藝技術(shù)，超聲振動復(fù)合加工具有加工精度高、加工效率高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，因此在航空航天等高精尖加工要求的場合被廣泛應(yīng)用。[0007] 本發(fā)明擬在超聲振動輔助切割加工中使用帶有雙級仿生結(jié)構(gòu)特征的刀具進行Nomex蜂窩芯材料等復(fù)合材料的加工，研究相關(guān)的加工機理和特性，以期獲得對蜂窩復(fù)合材料更高效的、新的切削加工方法。實用新型內(nèi)容

[0008] 本實用新型旨在把超聲振動技術(shù)應(yīng)用于難加工材料切割加工中，振動方向與刀具的切入方向一致，與切割刃的主切割力方向垂直，可以得到理想的切割效果，既利用了超聲加工的優(yōu)勢，又可以解決傳統(tǒng)超聲方法切割加工出現(xiàn)的問題，具有重要的研究價值。[0009] 具體采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：[0010] 一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置，包括換能器、變幅桿、轉(zhuǎn)接盤，所述變幅桿通過法蘭盤套接在轉(zhuǎn)接盤上，所述換能器包括第一半圓形壓電疊堆和第二半圓形壓電疊堆，所述第一半圓形壓電疊堆的底部和第二半圓形壓電疊堆的底部共同螺紋連接有變幅桿的頂部，所述變幅桿的底部螺紋連接有刀具，所述刀具上設(shè)有雙級仿生結(jié)構(gòu)，且第一半圓形壓電疊堆和第二半圓形壓電疊堆的組合體與刀具主平面正交垂直，用于通過改變第一半圓形壓電疊堆和第二半圓形壓電疊堆的組合體的輸入電壓信號相位，實現(xiàn)刀具的一維直線振動軌跡和二維橢圓振動軌跡。[0011] 需要說明的是，換能器產(chǎn)生超聲軸向振動，實現(xiàn)縱向精密振動切割，此超聲振動頻率又是基于雙級仿生結(jié)構(gòu)特征的超聲振動切割裝置的諧振頻率，在其激勵作用下，變幅桿的聚能作用放大振動幅度，最終在刀具端形成超聲振動形式。[0012] 作為優(yōu)選實例，所述雙級仿生結(jié)構(gòu)包括仿生螳螂前足鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)和仿生減磨結(jié)構(gòu)，所述仿生螳螂前足鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)設(shè)在刀具末端，所述仿生減磨結(jié)構(gòu)設(shè)在刀具前刀面以及刀背上。[0013] 作為優(yōu)選實例，所述仿生螳螂鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)為多個第一齒和多個第二齒，且多個第一齒和多個第二齒在刀具末端交替設(shè)置，且第一齒的齒深度小于第二齒的齒深度。[0014] 采用上述方案，目的是以交替設(shè)置在刀具上的第一齒和第二齒，來形成仿生螳螂鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)，起到減磨降耗的作用。[0015] 作為優(yōu)選實例，所述仿生減磨結(jié)構(gòu)為多組盲孔，每組盲孔的個數(shù)為多個，且多個所述盲孔等間距設(shè)在刀具前刀面以及刀背上。[0016] 采用上述方案，目的是以多組盲孔所組成的仿生減磨結(jié)構(gòu)，起到復(fù)合減磨降耗作用。[0017] 作為優(yōu)選實例，所述盲孔的組數(shù)至少為三組。[0018] 采用上述方案，目的是更好的體現(xiàn)復(fù)合減磨降耗的效果。[0019] 本實用新型的有益效果是：本裝置可實現(xiàn)蜂窩芯等復(fù)合材料的高效切割加工，本裝置結(jié)合傳統(tǒng)切割和超聲振動的工藝特性，將一維和二維超聲振動附加在刀具上進行加工，有效地提高加工質(zhì)量，降低刀具的磨損程度，本裝置把附加的超聲振動與雙級仿生結(jié)構(gòu)特征復(fù)合，克服了傳統(tǒng)超聲切割的弊端，使超聲切割技術(shù)在加工制造領(lǐng)域的應(yīng)用范圍更廣泛，并且能夠很好的解決超聲切割難加工材料困難的問題，為難加工材料切割提供了很好的條件，同時也兼顧空間圖案的成型功能，提高了自動化水平和靈活性。附圖說明[0020] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021] 圖2為圖1中A部分的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022] 圖3為本實用新型中刀具一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023] 圖中：換能器1、第一半圓形壓電疊堆11、第二半圓形壓電疊堆12、變幅桿2、轉(zhuǎn)接盤3、刀具4、盲孔5、第一齒6、第二齒7。

具體實施方式[0024] 為了對本實用新型的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。[0025] 如圖1?3所示，一種新型復(fù)合超聲振動切割裝置，包括換能器1、變幅桿2、轉(zhuǎn)接盤3，變幅桿2通過法蘭盤套接在轉(zhuǎn)接盤3上，換能器1包括第一半圓形壓電疊堆11和第二半圓形壓電疊堆12，第一半圓形壓電疊堆11的底部和第二半圓形壓電疊堆12的底部共同螺紋連接有變幅桿2的頂部，變幅桿2的底部螺紋連接有刀具4，刀具4上設(shè)有雙級仿生結(jié)構(gòu)，且第一半圓形壓電疊堆11和第二半圓形壓電疊堆12的組合體與刀具4主平面正交垂直，用于通過改變第一半圓形壓電疊堆11和第二半圓形壓電疊堆12的組合體的輸入電壓信號相位，實現(xiàn)刀具4的一維直線振動軌跡和二維橢圓振動軌跡。[0026] 需要說明的是，通過支架將本裝置裝在機床上，且支架的設(shè)置需滿足整個裝置相對于機床發(fā)生相對位移，以便進行超聲振動切割作業(yè)。[0027] 雙級仿生結(jié)構(gòu)包括仿生螳螂前足鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)和仿生減磨結(jié)構(gòu)，仿生螳螂前足鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)設(shè)在刀具4末端，仿生減磨結(jié)構(gòu)設(shè)在刀具4前刀面以及刀背上。[0028] 仿生螳螂鋸齒狀刀刃結(jié)構(gòu)為多個第一齒6和多個第二齒7，且多個第一齒6和多個第二齒7在刀具4末端交替設(shè)置，且第一齒6的齒深度小于第二齒7的齒深度。[0029] 仿生減磨結(jié)構(gòu)為多組盲孔5，每組盲孔5的個數(shù)為多個，且多個盲孔5等間距設(shè)在刀具4前刀面以及刀背上。[0030] 盲孔5的組數(shù)至少為三組。[0031] 還需說明的是，本裝置切割尺寸為 的板材復(fù)合材料。[0032] 工作原理：在實際切割時，首先啟動機床上的電源，帶動工件在機床工作臺的水平工作面移動，同時換能器1產(chǎn)生超聲軸向振動，例如產(chǎn)生20KHz的超聲振動，實現(xiàn)縱向精密振動切割，此超聲振動頻率又是基于雙級仿生結(jié)構(gòu)特征的超聲振動切割裝置的諧振頻率，在其激勵作用下，變幅桿2的聚能作用放大振動幅度，最終在刀具4形成超聲振動形式，刀具4的超聲振動又與布置在刀具4上的雙級仿生結(jié)構(gòu)特征復(fù)合，實現(xiàn)對蜂窩芯復(fù)合材料的切割。

[0033] 在切割開始前或結(jié)束后，需要重新進行刀具4的定位，之后機床工作臺運動，帶動工件在水平工作面移動，同時換能器1產(chǎn)生超聲軸向振動，刀具4進入到工件內(nèi)部進行切割，當(dāng)切割到所需尺寸后，主軸系統(tǒng)作豎直向上方向平移，這樣刀具4退出工件，直到到達初始位置后停止運動；如此循環(huán)，直到完成加工；[0034] 當(dāng)然也可以根據(jù)切割階段(切入階段、切中階段、切出階段)的不同，設(shè)定不同切割參數(shù)(轉(zhuǎn)進給速度、振動頻率、振幅等)，這樣工件可以經(jīng)過一次裝夾就能進行復(fù)雜切割，擴大了加工范圍、滿足了蜂窩芯等復(fù)合材料的加工要求。[0035] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。