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刀具对换能器谐振动特性的影响分析

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刀具对换能器谐振动特性的影响分析

2019-05-26 02:11

旋转超声波加工用的工具为电镀或烧结金刚石工具,其结构尺寸、智联大小对超声振动共振频率和工作性能有较大的影响。设计中在变幅杆末端采用ER夹头夹紧工具,可以实现快速更换刀具,满足不同的加工需要,具有更广的适应性,单也会导致谐振频率、位移节点位置变化以及其他方面的影响。因此有必要对安装不同尺寸刀具以及不同刀具安装位置的换能器进行分析,

图一:安装不同尺寸刀具时换能器在20KHZ附近的纵振模态下,频率、位移节点位置和应力的变化情况,表中刀具夹持长度均为15mm。

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从图一可以看出,在刀具长度相同的情况下,随着刀具直径的增加,换能器谐振频率有较大下降,最大应力值有小幅降低;在刀具直径相同时,随着刀具长度变化,换能器谐振频率和最大应力值逐渐降低,刀具直径越大,下降的幅度也越剧烈。不同尺寸刀具下,华能器的位移节点位置变化基本没有变化,与不安装刀具的换能器位移节点位置相同,但在刀具直径为7mm,长度在40mm以上时,位移节点位置从49mm处跳跃到53mm处,已经不能满足换能器的安装固定要求。

图二:刀具夹持长度不同时,换能器在20KHZ附近的振模下,频率、位移节点位置和应力的变化情况,其中刀具长度均为40mm。

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从图中可以看出,在相同刀具直径下,随着刀具夹持长度增加,即刀具悬伸长度减少时,换能器谐振频率逐渐增大,最大应力值则先减小后增加,这是由于应力集中点从变幅杆处位移到了到杆根部,而位移节点位置均没有变化,这表明可以通过调整刀具的安装位置来适当改变换能器的谐振频率。

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