论文部分内容阅读
旋转超声加工机床由于其在普通机床上加入超声换能器,使机床加工性能大为改善,现多用于陶瓷、玻璃等的硬脆材料的加工。而超声换能器在旋转的过程中需要为其供给高频驱动电信号,传统的旋转超声供电方式采用集流环接触式的形式,这样限制了旋转超声加工主轴转速的提高以及不能方便换刀等。针对旋转超声接触式供电缺陷,有学者确定通过采用非接触式供电方式是一条可行的途径,并做了些相关研究。本文结合非接触式供电等效模型和超声换能器特点,主要做了以下研究:1.综合考虑非接触式供电变压器的体积随频率升高而减小、超声换能器常用的频率以及本课题的后续研究,给出了本研究中超声设计频率为40K;根据一维纵振理论,进行了40K超声振子的设计计算与模态仿真分析,对设计出的超声换能器等效电参数用阻抗分析仪进行了测量和研究。2.基于传统超声加工中换能器的常规匹配,结合超声换能器的等效电路和非接触式供电的特点,对主要的两种适合应用在旋转超声加工领域的非接触供电模型进行了对比研究,在此基础上推导出了适用于旋转超声振子的简单匹配方式、数学公式和电路等效模型,并进行了MAXWELL电磁场仿真和Multisim电路匹配的仿真研究,完成一套超声非接触式供电装置的设计。3.为搭建实验平台中的硬件电路,给出了处于非接触式供电下硬件电路设计要求,并对具体的硬件电路各个模块的参数进行了设计及完成元器件选型,最后绘制PCB板并进行了元器件的焊接与调试。4.联合超声电源、非接触供电装置和超声换能器搭建实验平台,研究了两组不同的非接触式供电变压器下换能器供电实验,包括非接触式供电变压器原边串联电容与原副边线圈传递效率及功率关系的实验。通过大量的实验总结不同匹配电容下原副边电压电流波形;用激光共聚焦测振仪测量了不同匹配电容非接触式供电条件下的换能器振幅:最后在超声压缩机床对比了接触式供电超声、非接触式供电超声、无超声的生物块压缩实验,验证了本论文中提出的非接触式供电模型的可行性。