一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置及方法
2023-12-07 08:03:46 2
一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於超聲聚焦的鋸齒積屑去除裝置及方法，該裝置包括超聲振蕩電源、超聲發射單元及容器，所述的超聲發射單元包括圓柱形支架、吸聲材料、第一電極、第二電極、壓電材料、匹配層、電源線和穿板接頭；所述的圓柱形支架上底面為凹面結構，凹面結構的材料為壓電材料，壓電材料的上底面鍍有第一電極，下底面鍍有第二電極，圓柱形支架內部填充吸聲材料，第一電極上設置匹配層；所述的超聲發射單元設置在容器內，穿板接頭將圓柱形支架、容器及帶鋸床工作檯三者連接在一起；所述的容器開有兩個相對應的入刀口和出刀口；本發明對工具機的兼容性好，能適應各種規格的工件，且製作成本較低，效果明顯。
【專利說明】一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置及方法
[0001]【技術領域】:
本發明涉及帶鋸條鋸齒積屑的去除方法及裝置，特別是涉及一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置及方法。
[0002]技術背景:
隨著科技的發展，超聲波技術越來越廣泛的應用於醫療、軍事、工業等領域。
[0003]金屬帶鋸床作為機械加工製造中的重要設備，其加工精度直接關係到後續工序的效率和質量，但是由於現有加工方法的技術局限性，使得當帶鋸床工作時，總有部分廢屑附著在帶鋸上，從而使切削效率大大下降，並且加快金屬帶鋸條磨損，增大電機的鋸切負載，同時也會增大工件加工表面的粗糙度。
[0004]目前，在相關領域並沒有基於超聲聚焦聲原理去除帶鋸粘屑的裝置，如專利號CN2460061Y公開了一種高強度超聲治療腫瘤的多焦點旋轉式超聲聚焦裝置，其主體為一球冠，在球冠的外球面上有若干沿徑向有序設置的階梯圓孔，其大階圓孔階內依次裝有密封圈、超聲輻射器、螺釘、各壓電陶瓷超聲輻射器中垂線與相應的球冠球心線偏移0-6°，形成多個聚焦點，本裝置在聚焦面上形成多焦點，增加治療面積，減輕患者對健康組織的灼熱感，但該裝置主要用於醫療治療領域，在帶鋸床去屑上不具有實用性。專利號CN201744425U公開了一種超聲波聚焦液體噴霧器，該超聲波聚焦液體噴霧器包括液體容器以及設於液體容器外表面的聚焦換能器，其液體容器於焦點區周圍的容器壁上設置有若干微噴孔，並且設有供液管，其聚焦換能器的焦點區落在所述液體容器壁上。本裝置結構簡單，超聲聚焦效果好，能夠產生分布非常均勻的噴霧效果，但缺少反饋環節，因此對鋸床無法適用。本發明針對以上不足，提供了一種將超聲聚焦應用於帶鋸床去屑的裝置。
[0005]
【發明內容】
:
本發明針對現有帶鋸鋸齒上積屑不易清除的技術難題，提供一種基於超聲聚焦的鋸齒積屑去除裝置及方法。
[0006]一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置，包括超聲振蕩電源、超聲發射單元及容器，
所述的超聲發射單元包括圓柱形支架、吸聲材料、第一電極、第二電極、壓電材料、匹配層、電源線和穿板接頭；
所述的圓柱形支架上底面為凹面結構，凹面結構的材料為壓電材料，壓電材料的上底面鍍有第一電極，下底面鍍有第二電極，圓柱形支架內部填充吸聲材料，第一電極上設置匹配層；
所述的超聲發射單元設置在容器內，穿板接頭將圓柱形支架、容器及帶鋸床工作檯三者連接在一起；
所述的容器開有兩個相對應的入刀口和出刀口；
所述的超聲振蕩電源通過電源線與第一電極和第二電極連接。
[0007]所述的匹配層為聲透鏡，匹配層的曲率與圓柱形支架上底面為凹面結構的曲率一致.所述的壓電材料為壓電陶瓷。
[0008]一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置的去屑方法，具體包括以下步驟:
步驟(I)基於反饋產生超聲電磁脈衝；
根據液面傳感器反饋信息及工況條件，選擇超聲振蕩電源，根據實際初始狀態，設置超聲聚焦系統的初始輸出參數，在鋸床開始工作後，超聲振蕩電源的輸出參數受液面反饋信息和工控機的調節；
步驟(2)由電磁脈衝轉換為機械振動；
超聲振蕩電源將產生的超聲電信號加在電極上形成通路，電流流經壓電材料，產生高頻聲信號，即所謂的超聲波信號，從而實現將電能轉化為機械能；
步驟(3)實現超聲波聚焦；
超聲電磁脈衝經換能器後由電信號轉化成機械振動，利用匹配層凹面結構的聚焦效果，對超聲換能器輸出的超聲波進行聚焦；
步驟(4)超聲聚焦實現去屑；
在工件鋸切過程中，超聲振蕩電源產生的電信號通過超聲聚焦裝置聚焦到帶鋸條鋸齒粘屑上，通過振碎積屑從而實現去屑；在帶鋸床進給過程中，反應容器內液面不斷下降，液面傳感器將實時液面信息反饋到工控機內，通過內部程序處理，改變換能器焦點位置，使得帶鋸鋸齒始終處於焦點附近，達到較好的去屑效果。
[0009]本發明的優點是:對工具機的兼容性好，能適應各種規格的工件，且製作成本較低，效果明顯。超聲振蕩電源輸出信號參數能隨實際工況變化而跟蹤變化，保證精確聚焦。通過特定反應容器，將超聲聚焦於帶鋸鋸刃部分，基於超聲能量轟擊原理，實現去除鋸齒積屑的方法，可以提高切削效率，延長金屬帶鋸條使用壽命，減小電機的鋸切負載，同時也使得工件加工表面的粗糙度得到很大改善。
[0010]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發明具體實施例的結構示意圖；
圖2為本發明所涉及的超聲聚焦具體結構示意圖；
圖3為工件附加超聲聚焦裝置的金屬帶鋸床工作流程。
[0011]【具體實施方式】:
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0012]如圖1、圖2所示，一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置，包括超聲振蕩電源、超聲發射單元12及容器8，
所述的超聲發射單元包括圓柱形支架、吸聲材料1、第一電極2、第二電極3、壓電材料
4、匹配層5、電源線6和穿板接頭7 ；
所述的圓柱形支架上底面為凹面結構，凹面結構的材料為壓電材料4，壓電材料的上底面鍍有第一電極2，下底面鍍有第二電極3，圓柱形支架內部填充吸聲材料I，第一電極上設置匹配層5 ；
所述的超聲發射單元設置在容器8內，穿板接頭7將圓柱形支架、容器8及帶鋸床工作檯三者連接在一起；
所述的容器8開有兩個相對應的入刀口 9和出刀口 10 ;
所述的超聲振蕩電源通過電源線6與第一電極2和第二電極3連接；
所述的匹配層為聲透鏡，匹配層的曲率與圓柱形支架上底面為凹面結構的曲率一致； 一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除方法，具體包括以下步驟:
步驟(I)基於反饋產生超聲電磁脈衝；
根據液面傳感器反饋信息及工況條件，選擇超聲振蕩電源，根據實際初始狀態，設置超聲聚焦系統的初始輸出參數，在鋸床開始工作後，超聲振蕩電源的輸出參數受液面反饋信息和工控機的調節；
步驟(2)由電磁脈衝轉換為機械振動；
超聲振蕩電源將產生的超聲電信號加在電極上形成通路，電流流經壓電陶瓷，產生高頻聲信號11，即所謂的超聲波信號，從而實現將電能轉化為機械能；
步驟(3)實現超聲波聚焦；
超聲電磁脈衝經換能器後由電信號轉化成機械振動，由於此時振動的效果無法滿足實際要求，因此需要將振動能量聚焦；匹配層凹面結構的設計主要利用其聚焦效果，對超聲換能器輸出的超聲波進行聚焦，使輸出的振動達到鋸齒去屑的要求；
步驟(4)超聲聚焦實現去屑；
在工件鋸切過程中，超聲振蕩電源產生的電信號通過超聲聚焦裝置聚焦到帶鋸條鋸齒粘屑上，通過振碎積屑從而實現去屑；在帶鋸床進給過程中，反應容器內液面不斷下降，液面傳感器將實時液面信息反饋到工控機內，通過內部程序處理，改變換能器焦點位置，使得帶鋸鋸齒始終處於焦點附近，達到較好的去屑效果。
[0013]搭建超聲聚焦系統在當下已經是比較成熟的技術。
[0014]一種基於超聲聚焦的鋸齒積屑去除裝置，包括超聲電源、超聲發射單元及帶鋸床本體。本發明中所述超聲發射單元，具有聚焦面，聚焦面為球面結構，使得所述超聲發生器發射的超聲波在聚焦面的軸線上形成超聲聚焦區域，該超聲聚焦區域沿超聲波聲軸線方向延伸並聚焦在帶鋸床鋸齒15前的粘屑上。
[0015]實施例:
如圖1和圖3所示，盛裝超聲聚焦裝置12的容器8兩側留有進刀口 9和出刀口 10，刀口寬度以稍大於帶鋸條厚度為宜，容器內裝有水，整個裝置固定在鋸床工作檯面上，鋸床14在進給過程中，通過水泵不斷從水箱中向容器內注水，以保證帶鋸鋸齒15部分始終和水面接觸，從刀口溢出的水通過回收裝置流入水箱，以便水能夠循環利用，裝在容器外側的液面傳感器13將實時檢測水面高度，並將結果反饋到工控機內，通過內部程序處理，調節超聲電源激勵信號參數屬性，從而改變換能器焦點位置，使得帶鋸鋸齒始終處於焦點附近，達到較好的去屑效果。
【權利要求】
1.一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置，包括超聲振蕩電源、超聲發射單元及容器， 其特徵在於:所述的超聲發射單元包括圓柱形支架、吸聲材料、第一電極、第二電極、壓電材料、匹配層、電源線和穿板接頭； 所述的圓柱形支架上底面為凹面結構，凹面結構的材料為壓電材料，壓電材料的上底面鍍有第一電極，下底面鍍有第二電極，圓柱形支架內部填充吸聲材料，第一電極上設置匹配層； 所述的超聲發射單元設置在容器內，穿板接頭將圓柱形支架、容器及帶鋸床工作檯三者連接在一起； 所述的容器開有兩個相對應的入刀口和出刀口； 所述的超聲振蕩電源通過電源線與第一電極和第二電極連接。
2.根據權利要求1所述的一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置，其特徵在於:所述的匹配層為聲透鏡，匹配層的曲率與圓柱形支架上底面為凹面結構的曲率一致.根據權利要求1所述的一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置，其特徵在於:壓電材料為壓電陶瓷。
3.根據權利要求1所述的一種鋸齒粘屑超聲聚焦去除裝置的去屑方法，其特徵在於:具體包括以下步驟: 步驟(I)基於反饋產生超聲電磁脈衝； 根據液面傳感器反饋信息及工況條件，選擇超聲振蕩電源，根據實際初始狀態，設置超聲聚焦系統的初始輸出參數，在鋸床開始工作後，超聲振蕩電源的輸出參數受液面反饋信息和工控機的調節； 步驟(2)由電磁脈衝轉換為機械振動； 超聲振蕩電源將產生的超聲電信號加在電極上形成通路，電流流經壓電材料，產生高頻聲信號，即所謂的超聲波信號，從而實現將電能轉化為機械能； 步驟(3)實現超聲波聚焦； 超聲電磁脈衝經換能器後由電信號轉化成機械振動，利用匹配層凹面結構的聚焦效果，對超聲換能器輸出的超聲波進行聚焦； 步驟(4)超聲聚焦實現去屑； 在工件鋸切過程中，超聲振蕩電源產生的電信號通過超聲聚焦裝置聚焦到帶鋸條鋸齒粘屑上，通過振碎積屑從而實現去屑；在帶鋸床進給過程中，反應容器內液面不斷下降，液面傳感器將實時液面信息反饋到工控機內，通過內部程序處理，改變換能器焦點位置，使得帶鋸鋸齒始終處於焦點附近，達到較好的去屑效果。
【文檔編號】B08B7/02GK104439510SQ201410712924
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】倪敬, 劉凱, 蒙臻 申請人:杭州電子科技大學