(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122733391.6 (22)申请日 2021.11.10 (73)专利权人 长春工业大学 地址 130012 吉林省长 春市延安大街20 55 号 (72)发明人 王晓东　马佐田　张明星　孙智鼎　 薛登辉　李向群　直新奇　邵程祎　 (51)Int.Cl. B26D 7/08(2006.01) B26D 7/26(2006.01) B06B 1/06(2006.01) B06B 3/02(2006.01) F28F 3/00(2006.01) F28F 9/26(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 一种带有散热装置的纵扭复合超 声换能器 (57)摘要 本实用新型提出了一种带有散热装置的纵 扭复合超声换能器， 其包括后盖板、 压电陶瓷套 件、 散热装置、 前盖板、 可拆卸刀具和预应力螺 栓。 所述可拆卸刀具通过外螺纹连接设置在所述 前盖板的末端， 该前盖板的中间过渡面上开设有 螺旋斜圆头槽， 顶部内侧轴向开有用于安装定位 的沉头孔及用于连接紧固的沉头螺纹； 所述散热 装置通过配合设置在与所述压电陶瓷套件和所 述后盖板的中间， 该后盖板尾部设有安装定位凸 台。 本实用新型合理的设计了一种将压电陶瓷套 件产生的纵向振动通过后盖板上的螺旋斜圆头 槽转换成纵扭复合振动的超声换能器， 并设计了 搭配换能器使用的散热装置， 在提高换能器加工 效率的同时保障了换能器的良好工作性能。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 216609236 U 2022.05.27 CN 216609236 U 1.一种带有散热装置的纵扭复合超声换能器， 其特征在于， 包括： 后盖板(1)、 中央压电 陶瓷片(2)、 金属电极片(3)、 散热装置(4)、 前盖板(5)、 预应力螺栓(6)、 可拆卸刀具(7)和预 应力螺栓绝缘套 管(8)， 所述可拆卸刀具(7)通过外螺纹连接 设置在所述前盖板(5)的末端， 所述散热装置(4)设置在所述中央压电陶瓷片(2)和前盖板(5)之间， 所述金属电极片(3)和 所述中央压电陶瓷片(2)交错设置在所述后盖板(1)之间， 所述预应力螺栓(6)设置在后盖 板(1)首端， 所述预应力螺 栓绝缘套管设置在后盖 板(1)凸台上部 。 2.根据权利要求1所述的一种带有散热装置的纵扭复合超声换能器， 其特征在于： 所述 中央压电陶瓷片(2)与所述金属电极片(3)各含四片， 沿轴向交错设置 。 3.根据权利要求1所述的一种带有散热装置的纵扭复合超声换能器， 其特征在于： 所述 散热装置(4)包括一个散热法兰盘(4 ‑1)和十二片散热片(4 ‑2)， 散热片(4 ‑2)沿周向焊接分 布在散热法兰盘(4 ‑1)上。 4.根据权利要求1所述的一种带有散热装置的纵扭复合超声换能器， 其特征在于： 所述 前盖板(5)中间过渡面上开设有螺旋斜圆头槽(5 ‑1)， 顶部内侧轴向开有用于安装定位的沉 头孔及用于连接紧 固的沉头 螺纹， 螺旋斜圆头 槽(5‑1)的螺旋角为30° ‑60°。 5.根据权利要求1所述的一种带有散热装置的纵扭复合超声换能器， 其特征在于： 所述 前盖板(5)尾部中心轴线上设有与所述可拆卸刀具(7)相 匹配的装配腔， 装配腔内设有螺 纹， 方便所述可拆卸刀具(7)的装换。 6.根据权利要求1所述的一种带有散热装置的纵扭复合超声换能器， 其特征在于： 所述 预应力螺栓(6)有螺栓头和与螺栓头相连的螺栓杆部， 该螺栓杆部依次穿过所述后盖板 (1)、 中央压电陶瓷片(2)、 金属电极片(3)、 散热装置(4)， 最终通过螺纹旋入所述前盖板(5) 的前段部， 预应力的大小为18 ‑23N。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216609236 U 2一种带有散热装 置的纵扭复合 超声换能器 技术领域 [0001]本实用新型涉及超声换能器技术领域， 特别涉及 一种带有散热装置的纵扭 复合超 声换能器。 背景技术 [0002]近些年以来， 随着蜂窝芳纶型等复合材料在国防工业、 航空航天领域应用的越来 越广泛， 而蜂窝芳纶型等复合材料作为难加工材料 的一种， 使用传统高速铣削加工往往会 出现加工表 面孔格塌陷、 毛边、 倒刺等缺陷， 同时刀具磨损加剧， 严重加快老化， 加工效率较 低。 而超声辅助加工技术被证明是较为适合对蜂窝芳纶型等复合材料进行加工的技术之 一， 其是通过在传统机床的基础上引入一个额外的超声振动激励， 使得刀具或工件产生超 声振动， 控制其振动频率、 振动幅度和振动方向， 使刀具产生周期性的高频分离的加工方 式。 [0003]对比传统高速铣削， 超声辅助加工技术由于超声切削的瞬时性有效的减少了材料 的变形和毛刺的产生， 提高了加工表 面质量和加工精度。 根据相关研究可知， 单一的纵向或 者单一的扭转模态振动由于只有一维的运动模态， 超声振动系统主轴加工效率较为低下， 严重浪费了超声辅助加工系统的性能发挥。 而将其两者复合在一起的纵扭模式的组合可以 更好地发挥超声辅助加工系统的性能， 突出其蜂窝芯去除效率的高效， 同时还可以获得较 好的加工表面。 [0004]实现纵扭复合超声振动的方式之一是用两组压电陶瓷片分别进行径向和切向极 化， 从而分别产生 纵向和扭转振动模态。 然而切向极化了的压电陶瓷片工艺技术复杂， 加工 难度高， 成片率较低， 技术上难以实现工业上的规模生产； 同时径向极化和切向极化压电陶 瓷片很难保持频率上的谐振， 这 也在一定程度上限制了纵扭复合超声技 术的运用。 实用新型内容 [0005]针对以上技术存在的问题， 本实用新型要解决的问题是： 提出一种结构设计合理、 紧凑， 配合巧妙且在提高加工效率的同时保障其有良好工作性能的带有散热装置的纵扭复 合超声换能器。 [0006]本实用新型基于上述目的采用的技术手段如下： 一种带有散热装置的纵扭 复合超 声换能器， 其包括后盖板、 中央压电陶瓷片、 金属电极片、 散热装置、 前盖板、 预应力螺栓、 可 拆卸刀具和预应力螺栓绝缘套 管， 所述可拆卸刀具通过外螺纹连接 设置在所述前盖板的末 端， 所述散热装置设置在所述中央压电陶瓷片和前盖板之间， 所述金属电极片和所述中央 压电陶瓷片交错设置在所述后盖板之间， 所述预应力螺栓设置在后盖板首端， 所述预应力 螺栓绝缘套管设置在后盖 板凸台上部 。 [0007]更进一步的， 所述中央压电陶瓷片与所述金属电极片各含四片， 沿轴向交错设置 。 [0008]更进一步的， 所述散热装置包括一个散热法兰盘和十二片散热片， 散热片沿周向 焊接分布在散热法兰盘上。说　明　书 1/3 页 3 CN 216609236 U 3