一种可拓展带宽的旋转超声加工装置
阅读：838发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种可拓展带宽的旋转超声加工装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，包括换能器(1)、刀具(2)和组合式刀杆(3)，所述组合式刀杆(3)一端与换能器(1)相连，另一端与刀具(2)相连；组合式刀杆(3)包括套筒部、杆状部，套筒部与相应的杆状部能同轴心并联连接或是部分 串联 部分并联连接，两个杆状部能同轴心端面 接触 串联连接，形成所需要的组合式刀杆；并联连接时，套筒部套在杆状部的匹配的杆段上，且并联段内表面与杆段的外圆面相接触配合；套筒部和/或杆状部采用不同阻尼系数的阻尼材料制形成。本发明通过更换不同阻尼系数材料的零件，能够实现拓展振动系统的带宽。，下面是一种可拓展带宽的旋转超声加工装置专利的具体信息内容。
1.一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，其特征在于，包括换能器(1)、刀具(2)和组合式刀杆(3)，所述组合式刀杆(3)一端与换能器(1)相连，另一端与刀具(2)相连；所述组合式刀杆(3)包括套筒部、杆状部，所述套筒部与相应的杆状部能同轴心并联连接或是部分串联部分并联连接，两个所述杆状部能同轴心端面接触串联连接，形成所需要的组合式刀杆；并联连接时，所述套筒部套在所述杆状部的匹配的杆段上，且并联段内表面与所述杆段的外圆面相接触配合；所述套筒部和/或杆状部采用不同阻尼系数的阻尼材料制作形成。
2.根据权利要求1所述可拓展带宽的旋转超声加工装置，其特征在于，所述套筒部为并联套筒(3.1)，所述杆状部为并联杆(3.2)，所述并联套筒(3.1)套装在并联杆(3.2)上。
3.根据权利要求2所述可拓展带宽的旋转超声加工装置，其特征在于，所述并联杆(3.2)与刀具(2)连接，所述并联套筒(3.1)的端面直接或通过连接件与换能器(1)的振幅输出端面接触式相连；超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
4.根据权利要求1所述可拓展带宽的旋转超声加工装置，其特征在于，所述杆状部为两个，包括第一串联杆(3.3)和第二串联杆(3.4)，所述第一串联杆(3.3)和第二串联杆(3.4)端面接触相连串接。
5.根据权利要求4所述可拓展带宽的旋转超声加工装置，其特征在于，所述第一串联杆(3.3)的端面直接或通过连接件与换能器(1)的振幅输出端面接触式相连，所述第二串联杆(3.4)与刀具连接；超声波传递过程中，第一串联杆(3.3)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
6.根据权利要求1所述可拓展带宽的旋转超声加工装置，其特征在于，所述套筒部包括并联套筒(3.1)，所述杆状部包括混联杆(3.5)，所述混联杆(3.5)为一阶梯轴；所述混联杆(3.5)的直径较大的一端为混联杆串联段(3.5.1)，直径较小的一端为混联杆并联段(3.5.2)，并联套筒(3.1)套装在混联杆并联段(3.5.2)上，并联套筒(3.1)的一端面和混联杆(3.5)的阶梯面相连。
7.根据权利要求6所述可拓展带宽的旋转超声加工装置，其特征在于，所述混联杆串联段(3.5.1)的端面直接或通过平面间的机械密封件与换能器(1)的振幅输出端面接触式相连，所述混联杆并联段(3.5.2)与刀具连接；超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
8.根据权利要求1所述可拓展带宽的旋转超声加工装置，其特征在于，所述的阻尼材料包括金属、无机非金属、陶瓷、有机聚合物和复合材料。
一种可拓展带宽的旋转超声加工装置
技术领域
[0001] 本发明涉及旋转超声加工装置技术领域，特别是涉及一种可拓展带宽的旋转超声加工装置。
背景技术
[0002] 超声加工技术已经比较广泛地应用于功能陶瓷、光学玻璃和先进复合材料的加工，较好地解决了传统方法加工时产生的切削力大、切削温度高、加工表面质量差和刀具磨损严重等问题。超声加工机理是在传统切削过程基础上，利用超声加工振动系统为刀具施加上频率在15-40kHz范围内的超声波频率振动，通过超声复合轨迹的刀具的锤击、磨削和空化的复合作用，加工过程中的切削力和切削热大幅降低，从而有效地提高了加工表面质量并降低了刀具磨损。
[0003] 实现上述超声加工优势的关键是在刀具上施加以较大振幅。超声加工振动系统的谐振频率与超声电源电信号频率一致时，输出振幅和系统功率均会达到最大值。当力热负载波动变化时，两者频率之间存在频率差，频率差越大，超声加工振动系统的输出振幅和系统功率越小。带宽则是指系统功率最大值一半所对应的两个频率之间的频率差，能够表征超声加工振动系统输出振幅受频率差影响的敏感程度。带宽越大，频率差导致的输出振幅降低的程度越小，但是其代价为振动系统的机械品质因数越低，能量损耗越大。
[0004] 目前解决频率差造成的振幅降低的方法是使用具有频率跟踪功能的超声电源，自动调节超声电源电信号频率与振动系统谐振频率一致。但对于力热负载频繁变化而导致谐振频率频繁变化的振动系统而言，频率跟踪功能的跟踪速度依然较慢，最终导致振动系统在谐振和失谐状态之间频繁变换。
[0005] 现有超声加工设备，均在追求极高的机械品质因数，导致振动系统带宽范围极窄，加工过程中的力热负载的波动造成超声加工振动系统谐振频率的波动，最终导致超声电源和振动系统之间失谐，输出振幅时有时无，加工稳定性和加工质量降低。
[0006] 因此，需要开发一种装置，以便能按需要拓展换能器带宽，从根本上提高振动系统的稳定性，扩大带宽的同时保证适合的机械品质因数。
发明内容
[0008] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
[0009] 一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，包括换能器(1)、刀具(2)和组合式刀杆(3)，所述组合式刀杆(3)一端与换能器(1)相连，另一端与刀具(2)相连；所述组合式刀杆(3)包括套筒部、杆状部，所述套筒部与相应的杆状部能同轴心并联连接或是部分串联部分并联连接，两个所述杆状部能同轴心端面接触串联连接，形成所需要的组合式刀杆；并联连接时，所述套筒部套在所述杆状部的匹配的杆段上，且并联段内表面与所述杆段的外圆面相接触配合；所述套筒部和/或杆状部采用不同阻尼系数的阻尼材料制作形成。
[0010] 作为进一步的方案，所述套筒部为并联套筒(3.1)，所述杆状部为并联杆(3.2)，所述并联套筒(3.1)套装在并联杆(3.2)上。
[0011] 其中，所述并联杆(3.2)与刀具(2)连接，所述并联套筒(3.1)的端面直接或通过连接件与换能器(1)的振幅输出端面接触式相连；超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0012] 作为进一步的方案，所述杆状部为两个，包括第一串联杆(3.3)和第二串联杆(3.4)，所述第一串联杆(3.3)和第二串联杆(3.4)端面接触相连串接。
[0013] 其中，所述第一串联杆(3.3)的端面直接或通过连接件与换能器(1)的振幅输出端面接触式相连，所述第二串联杆(3.4)与刀具连接；超声波传递过程中，第一串联杆(3.3)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0014] 作为进一步的方案，所述套筒部包括并联套筒(3.1)，所述杆状部包括混联杆(3.5)，所述混联杆(3.5)为一阶梯轴；所述混联杆(3.5)的直径较大的一端为混联杆串联段(3.5.1)，直径较小的一端为混联杆并联段(3.5.2)，并联套筒(3.1)套装在混联杆并联段(3.5.2)上，并联套筒(3.1)的一端面和混联杆(3.5)的阶梯面相连。
[0015] 其中，所述混联杆串联段(3.5.1)的端面直接或通过平面间的机械密封件与换能器(1)的振幅输出端面接触式相连，所述混联杆并联段(3.5.2)与刀具连接；超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0016] 其中，所述的阻尼材料包括金属、无机非金属、陶瓷、有机聚合物和复合材料。
[0018] 图1是本发明实施例一提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的轴测图。
[0019] 图2是本发明实施例一提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0020] 图3是本发明实施例二提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0021] 图4是本发明实施例三提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0022] 图5是本发明实施例四中所述的组合式刀杆的剖面图。
[0023] 图6是本发明实施例五提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0024] 图7是本发明实施例五提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的剖面图。
[0025] 图8是本发明实施例六提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0026] 图9是本发明实施例七提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的轴测图。
[0027] 图10是本发明实施例七提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0028] 图11是本发明实施例七中所述的组合式刀杆的剖面图。
[0029] 图12是本发明实施例八提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0030] 图13是本发明实施例九提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0031] 图14是本发明实施例十提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0032] 图15是本发明实施例十中所述的组合式刀杆的剖面图。
[0033] 图16是本发明实施例十一提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0034] 图17是本发明实施例十一提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的剖面图。
[0035] 图18是本发明实施例十二提供的可拓展带宽的旋转超声加工装置的爆炸图。
[0036] 图中：
[0037] 1、换能器；2、刀具；3、组合式刀杆；4、第一压帽；5、第一弹簧夹头；6、弹簧筒夹；7、拉钉；1.1、换能器弹簧夹头夹头座；1.2、换能器螺纹孔；3.1、并联套筒；3.2、并联杆；3.3、第一串联杆；3.4、第二串联杆；3.5、混联杆；3.6、圆螺母；3.7、第一垫片；3.8、第二垫片；3.9、第二压帽；3.10、第二弹簧夹头；3.11、第三垫片；3.2.1、并联杆夹头座；3.2.2、并联杆螺纹；3.2.3、并联杆螺纹孔；3.3.1、第一串联杆螺纹孔；3.4.1、第二串联杆螺纹柱；3.4.2、第二串联杆螺纹；3.4.3、第二夹头座；3.4.4、第二串联杆螺纹孔；3.5.1、混联杆串联段；3.5.2、混联杆并联段；3.5.3、混联杆夹头座；3.5.4、混联杆螺纹；3.5.5、混联杆螺纹孔。
具体实施方式
[0038] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0039] 实施例一
[0040] 如图1和2所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，包括换能器(1)、刀具(2)和组合式刀杆(3)，组合式刀杆(3)一端与换能器(1)相连接，另一端与刀具(2)相连接。连接方式包括但不限于机械结构连接、焊接和粘接。
[0041] 实施例二
[0042] 如图3所示，在本实施例中，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，包括换能器(1)、刀具(2)、组合式刀杆(3)、第一压帽(4)和第一弹簧夹头(5)，所述换能器(1)的振幅输出端面上有换能器弹簧夹头夹头座(11)。
[0043] 所述换能器(1)、刀具(2)、组合式刀杆(3)、第一压帽(4)和第一弹簧夹头(5)之间的连接关系为：组合式刀杆(3)的并联杆3.2的一端与刀具(2)相连接，另一端安装入第一弹簧夹头(5)的内孔中，第一弹簧夹头(5)和换能器弹簧夹头夹头座(1.1)通过锥面配合定位，第一压帽(4)将第一弹簧夹头(5)压紧固定在换能器弹簧夹头夹头座(1.1)上，并使第一弹簧夹头(5)夹紧组合式刀杆(3)，第一压帽(4)与换能器(1)为螺纹连接。组合式刀杆(3)和刀具(2)的连接方式包括但不限于机械结构连接、焊接和粘接。
[0044] 实施例三
[0045] 如图4所示，在本实施例中，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，包括换能器(1)、刀具(2)和组合式刀杆(3)，所述换能器(1)的振幅输出端面上有换能器螺纹孔(1.2)。所述换能器(1)、刀具(2)和组合式刀杆(3)之间的连接关系为：组合式刀杆(3)一端与刀具(2)相连接，并联杆3.2的另一端通过形成的螺纹部安装入换能器螺纹孔(1.2)中通过螺纹连接固定。组合式刀杆(3)和刀具(2)的连接方式包括但不限于机械结构连接、焊接和粘接。
[0046] 实施例四
[0047] 如图5所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，所述组合式刀杆(3)包括并联套筒(3.1)和并联杆(3.2)，并联套筒(3.1)安装在并联杆(3.2)上，安装方式包括但不限于机械结构连接、焊接和粘接。
[0048] 在本实施例中，并联套筒(3.1)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0049] 在本实施例中，当换能器(1)输出超声波振动时，超声波从并联套筒(3.1)和并联杆(3.2)的一端输入，从并联套筒(3.1)和并联杆(3.2)的另一端输出，驱动与另一端相连的刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0050] 实施例五
[0051] 如图6和7所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，包括弹簧筒夹(6)和拉钉(7)，所述组合式刀杆(3)包括并联套筒(3.1)、并联杆(3.2)、圆螺母(3.6)、第一垫片(3.7)和第二垫片(3.8)，并联杆(3.2)一端的端面和外圆柱面上分别有并联杆夹头座(3.2.1)和并联杆螺纹(3.2.2)，圆螺母(3.6)安装在并联杆(3.2)的并联杆螺纹(3.2.2)上，第一垫片(3.7)、并联套筒(3.1)和第二垫片(3.8)按顺序从并联杆(3.2)另一侧安装在并联杆(3.2)上。
[0052] 所述刀具(2)、组合式刀杆(3)、弹簧筒夹(6)和拉钉(7)之间的连接关系为：刀具(2)安装在弹簧筒夹(6)的内孔中，弹簧筒夹(6)和并联杆夹头座(3.2.1)锥面配合，拉钉(7)从并联杆(3.2)另一端的内孔中插入，与弹簧筒夹(6)通过螺纹安装，将弹簧筒夹(6)拉紧固定并使弹簧筒夹(6)夹紧刀具(2)。
[0053] 在本实施例中，并联套筒(3.1)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0054] 在本实施例中，当换能器(1)输出超声波振动时，超声波从并联套筒(3.1)和并联杆(3.2)的一端输入，从并联套筒(3.1)和并联杆(3.2)的另一端输出，驱动与另一端相连的刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0055] 实施例六
[0056] 如图8所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，所述组合式刀杆(3)包括并联套筒(3.1)、并联杆(3.2)、圆螺母(3.6)、第一垫片(3.7)和第二垫片(3.8)，并联杆(3.2)一端的端面和外圆柱面上分别有并联杆螺纹孔(3.2.3)和并联杆螺纹(3.2.2)，圆螺母(3.6)安装在并联杆(3.2)的并联杆螺纹(3.2.2)上，第一垫片(3.7)、并联套筒(3.1)和第二垫片(3.8)按顺序从并联杆(3.2)另一侧安装在并联杆(3.2)上。
[0057] 所述刀具(2)的非切削端上有刀具螺纹(2.1)，所述刀具(2)和组合式刀杆(3)之间的连接关系为：刀具螺纹(2.1)与并联杆螺纹孔(3.2.3)进行螺纹连接。
[0058] 在本实施例中，并联套筒(3.1)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0059] 在本实施例中，当换能器(1)输出超声波振动时，超声波从并联套筒(3.1)和并联杆(3.2)的一端输入，从并联套筒(3.1)和并联杆(3.2)的另一端输出，驱动与另一端相连的刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0060] 实施例七
[0061] 如图9、10和11所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，组合式刀杆(3)包括第一串联杆(3.3)和第二串联杆(3.4)，第一串联杆(3.3)和第二串联杆(3.4)的端面相连，第一串联杆(3.3)另一端与换能器相连，第二串联杆(3.4)的另一端与刀具相连，连接方式包括但不限于机械结构连接、焊接和粘接。
[0062] 在本实施例中，第一串联杆(3.3)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0063] 在本实施例中，当换能器(1)输出超声波振动时，超声波从与第一串联杆(3.3)相连的一端输入，依次经过第一串联杆(3.3)和第二串联杆(3.4)，从第二串联杆(3.4)与刀具(2)相连的一端输出，驱动刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，第一串联杆(3.3)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0064] 实施例八
[0065] 如图12所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，所述组合式刀杆(3)包括第一串联杆(3.3)、第二串联杆(3.4)、第二垫片(3.8)、第二压帽(3.9)、第二弹簧夹头(3.10)和第三垫片(3.11)。第一串联杆(3.3)一端端面上有第一串联杆螺纹孔(3.3.1)。第二串联杆(3.4)一端端面上为第二串联杆螺纹柱(3.4.1)，另一端的外圆柱面和端面上分别有第二串联杆螺纹(3.4.2)和第二夹头座(3.4.3)。第三垫片(3.11)安装在第二串联杆螺纹柱(3.4.1)上，第二串联杆螺纹柱(3.4.1)和第一串联杆螺纹孔(3.3.1)进行螺纹连接，安装时需保证第一串联杆(3.3)、第二串联杆(3.4)均与第三垫片(3.11)紧密接触以减少超声振动传递过程中的能量损耗，第二垫片(3.8)安装在第一串联杆(3.3)的较小端圆柱上。
[0066] 所述刀具(2)和组合式刀杆(3)的连接关系为：刀具(2)安装在第二弹簧夹头(3.10)的内孔中，第二弹簧夹头(17)和第二夹头座(3.4.3)锥面配合，第二压帽(3.9)将第二弹簧夹头(3.10)压紧在第二夹头座(3.4.3)上，并通过第二串联杆螺纹(3.4.2)进行螺纹连接，并使第二弹簧夹头(3.10)夹紧刀具(2)。
[0067] 在本实施例中，第一串联杆(3.3)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0068] 在本实施例中，当换能器(1)输出超声波振动时，超声波依次通过第二垫片(3.4)、第一串联杆(3.3)、第三垫片(3.11)、第二串联杆(3.4)、第二弹簧夹头(3.10)和第二压帽(3.9)，驱动刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，第一串联杆(3.3)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0069] 实施例九
[0070] 如图13所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，所述组合式刀杆(3)包括第一串联杆(3.3)、第二串联杆(3.4)、第二垫片(3.8)、第二压帽(3.9)、第二弹簧夹头(3.10)和第三垫片(3.11)。第一串联杆(3.3)一端端面上有第一串联杆螺纹孔(3.3.1)。第二串联杆(3.4)一端端面上为第二串联杆螺纹柱(3.4.1)，另一端端面上为第二串联杆螺纹孔(3.4.4)。第三垫片(3.11)安装在第二串联杆螺纹柱(3.4.1)上，第二串联杆螺纹柱(3.4.1)和第一串联杆螺纹孔(3.3.1)进行螺纹连接，安装时需保证第一串联杆(3.3)、第二串联杆(3.4)均与第三垫片(3.11)紧密接触以减少超声振动传递过程中的能量损耗，第二垫片(3.8)安装在第一串联杆(3.3)的较小端圆柱上。
[0071] 所述刀具(2)的非切削端上有刀具螺纹(2.1)。
[0072] 所述刀具(2)和组合式刀杆(3)之间的连接关系为：刀具螺纹(2.1)与第二串联杆螺纹孔(3.4.4)进行螺纹连接。
[0073] 在本实施例中，第一串联杆(3.3)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0074] 在本实施例中，当换能器(1)输出超声波振动时，超声波依次通过第二垫片(3.4)、第一串联杆(3.3)、第三垫片(3.11)、第二串联杆(3.4)、第二弹簧夹头(3.10)和第二压帽(3.9)，驱动刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，第一串联杆(3.3)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0075] 实施例十
[0076] 如图14和15所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，所述组合式刀杆(3)包括混联杆(3.5)和并联套筒(3.1)，混联杆(3.5)为一阶梯轴，直径较大的一端为混联杆串联段(3.5.1)，直径较小的一端为混联杆并联段(3.5.2)，并联套筒(3.1)安装在混联杆并联段(3.52)上，并联套筒(3.1)一端端面和混联杆(3.5)的阶梯面相连，混联杆串联段(3.5.1)端面和换能器相连，混联杆并联段(3.5.2)与刀具相连，所述连接方式包括但不限于机械结构连接、焊接和粘接。
[0077] 在本实施例中，并联套筒(3.1)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0078] 在本实施例中，当换能器输出超声波振动时，超声波从与混联杆串联段(3.5.1)相连的一端输入，首先经过混联杆串联段(3.5.1)的传递，然后经过混联杆并联段(3.5.2)和并联套筒(3.1)同时传递，最后从混联杆并联段(3.5.2)和并联套筒(3.1)的另一端输出，驱动刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0079] 实施例十一
[0080] 如图16和17所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，它还包括弹簧筒夹(6)和拉钉(7)，其特征在于：
[0081] 所述组合式刀杆(3)包括混联杆(3.5)、并联套筒(3.1)、圆螺母(3.6)、第一垫片(3.7)、第二垫片(3.8)和第三垫片(3.11)。混联杆(3.5)直径较大的一端为混联杆串联段(3.5.1)，直径较小的一端为混联杆并联段(3.5.2)，混联杆并联段(3.5.2)一端的端面和外圆柱面上分别有混联杆夹头座(3.5.3)和混联杆螺纹(3.5.4)。第三垫片(3.11)、并联套筒(3.1)和第一垫片(3.7)依次安装在混联杆并联段(3.5.2)上，圆螺母(3.6)安装在混联杆螺纹(3.5.4)上，第二垫片(3.8)安装在混联杆串联段(3.5.1)一端的较小圆柱上。
[0082] 所述刀具(2)、组合式刀杆(3)、弹簧筒夹(6)和拉钉(7)之间的连接关系为：刀具(2)安装在弹簧筒夹(6)的内孔中，弹簧筒夹(6)和混联杆夹头座(3.5.3)锥面配合，拉钉(7)从混联杆(3.5)另一端的内孔中插入，与弹簧筒夹(6)通过螺纹安装，将弹簧筒夹(6)拉紧固定并使弹簧筒夹(6)夹紧刀具(2)。
[0083] 在本实施例中，并联套筒(3.1)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0084] 在本实施例中，当换能器(1)输出超声波振动时，超声波首先通过第二垫片(3.8)和混联杆串联段(3.5.1)，然后一部分超声波继续通过混联杆并联段(3.5.2)传递至组合式刀杆(3)另一端，另一部分超声波依次通过第三垫片(3.11)、并联套筒(3.1)和第一垫片(3.7)和圆螺母(3.6)传递至组合式刀杆(3)另一端，两部分超声波共同驱动刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0085] 实施例十二
[0086] 如图18所示，本发明一种可拓展带宽的旋转超声加工装置，所述组合式刀杆(3)包括混联杆(3.5)、并联套筒(3.1)、圆螺母(3.6)、第一垫片(3.7)、第二垫片(3.8)和第三垫片(3.11)。混联杆(3.5)直径较大的一端为混联杆串联段(3.5.1)，直径较小的一端为混联杆并联段(3.5.2)，混联杆并联段(3.5.2)一端的端面和外圆柱面上分别有混联杆螺纹孔(3.5.5)和混联杆螺纹(3.5.4)。第三垫片(3.11)、并联套筒(3.1)和第一垫片(3.7)依次安装在混联杆并联段(3.5.2)上，圆螺母(3.6)安装在混联杆螺纹(3.5.4)上，第二垫片(3.8)安装在混联杆串联段(3.5.1)一端的较小圆柱上。
[0087] 所述刀具(2)的非切削端上有刀具螺纹(2.1)。所述刀具(2)和组合式刀杆(3)之间的连接关系为：刀具螺纹(2.1)与混联杆螺纹孔(3.5.5)进行螺纹连接。
[0088] 在本实施例中，并联套筒(3.1)为由不同阻尼系数的材料制成的一系列零件，可根据振动系统的带宽和机械品质因数进行替换。
[0089] 在本实施例中，当换能器(1)输出超声波振动时，超声波首先通过第二垫片(3.8)和混联杆串联段(3.5.1)，然后一部分超声波继续通过混联杆并联段(3.5.2)传递至组合式刀杆(3)另一端，另一部分超声波依次通过第三垫片(3.11)、并联套筒(3.1)和第一垫片(3.7)和圆螺母(3.6)传递至组合式刀杆(3)另一端，两部分超声波共同驱动刀具(2)作超声波振动。超声波传递过程中，并联套筒(3.1)的材料阻尼消耗部分超声波能量，降低机械品质因数，从而扩大带宽。
[0090] 上述中所有实施例中所述的阻尼材料包括但不限于金属、无机非金属、陶瓷、有机聚合物和复合材料。
[0091] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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