專利名稱：超聲波沖擊鉆的制作方法
技術領域：
本發明涉及沖擊鉆，尤其是一種超聲波沖擊鉆。
背景技術：
沖擊鉆是常用的一種鉆孔工具。然而，現有的沖擊鉆存在以下缺陷一是在對脆性 材料進行鉆孔時，會產生破碎、脫落現象；二是噪聲很大。這是一直困擾著人們的沖擊鉆鉆 孔難題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種超聲波沖擊鉆，對脆性材料進行鉆孔時不會產生破 碎、脫落現象，且鉆孔聲音很小，沒有噪聲污染。為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案
本發明一種超聲波沖擊鉆，包括鉆體，鉆頭，在所述鉆體內還設有超聲發生器和換能 器，所述超聲發生器和換能器通過電纜線電連接；所述換能器和鉆頭之間設置有變幅桿，該 變幅桿的大端與換能器固定連接，小端與鉆頭的鉆桿端部連接。所述換能器為壓電效應換能器，且構成該壓電效應換能器的晶體片的厚度為超 聲波波長的四分之一。所述換能器為磁致伸縮換能器。所述變幅桿小端縱截面與大端縱截面面積之比為1:6-1 10。與現有技術相比本發明的有益效果是由于采用了超聲波作為動力，推動鉆頭以 極高的速度沖擊脆性材料，沖擊時，超聲發生器產生每秒鐘振動次數多達16000次以上的 高頻交流電，換能器上產生與通電電流相同頻率的機械振動，驅動鉆頭作超聲振動與沖擊， 脆性材料在高頻率的沖擊力作用下夠產生很好的破碎效果，不會產生破碎、脫落現象；且由 于采用了換能器并經變幅桿產生機械振動，不存在現有沖擊鉆機械傳動部件之間的傳動撞 擊，鉆孔聲音很小，沒有噪聲污染。取得了意想不到的對脆性材料的沖擊鉆孔效果。進一步的有益效果是所述變幅桿小端縱截面與大端縱截面面積之比為時，所 述變幅桿小端的振幅為0. 05至0. 1毫米，能夠產生最佳的對脆性材料的沖擊鉆孔效果即 不會產生破碎、脫落現象。本發明結構簡單，成本低，工作效率高。
圖1是本發明的結構原理示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明一種超聲波沖擊鉆，包括鉆體，鉆頭5，在所述鉆體內還設有超 聲發生器1和換能器3，所述換能器3為壓電效應換能器，且構成該壓電效應換能器的晶體片的厚度為超聲波波長的四分之一；所述超聲發生器1和換能器3通過電纜線2電連接； 所述換能器3和鉆頭5之間設置有變幅桿4，該變幅桿4的大端與換能器3固定連接，小端 與鉆頭5的鉆桿端部連接，且該變幅桿4小端縱截面與大端縱截面面積之比為1:8。本發明 還設有用于調節超聲波發生器1的控制裝置。超聲發生器1的作用是將工頻交流電轉變為有一定功率輸出的超聲波振蕩，以提 供振動棒作往復振動所需的能量。其基本要求是輸出功率和頻率在一定范圍內連續可調， 工作可靠。換能器3的作用是將高頻電振蕩轉換成機械振動。目前可采用壓電效應和磁致 伸縮效應兩種方法。其中(1)壓電效應換能器石英晶體、鈦酸鋇(BaTiO3)以及鋯鈦酸鉛 (ZrPbTiO3)等物質在它們的兩介面上加以一定電壓，則將產生一定的機械變形，這一現象 稱為“壓電效應”。如果兩面加上每秒16000次以上的交變電壓，則該物質產生高頻的伸縮 變形，使周圍的介質作超聲振動。為了獲得最大的超聲波強度，應使晶體管處于共振狀態， 當晶體片厚度為超聲波長的四分之一時，產生的振動最為理想。(2)磁致伸縮換能器鐵、 鈷、鎳及其合金與鐵氧化體等材料，其長度能隨著所處磁場的強度或伸或縮的現象稱為磁 致伸縮效應。磁致伸縮換能器又可分為金屬的和鐵氧體的兩類。金屬換能器機械強度高、 單位面積幅射功率大，工作性能穩定，電聲效率較低(30% 40%)。可用于大、中功率振搗 器。由于溫度升高時磁致伸縮效應減弱，需采用強制水冷。鐵氧體磁致伸縮換能器的電聲 效率較高(> 80%)，但機械強度低，單位面積幅射功率小，可用于小功率超聲振搗器，可采 用強制風冷或自然冷卻。變幅桿4的作用是將換能器獲得的超聲振動的振幅加以放大，以得到超聲振搗所 需要的振幅。變幅桿4能放大振幅，是因為其是一根變截面桿，如圖1所示。通過此桿每一 截面的振動能量是不變的(不計傳播消耗)，截面小的地方能量密度大。表征變幅桿性能的 主要參數有共振頻率，位移振幅放大倍數、形狀因素、輸入阻抗隨頻率和負載變化特性等。 主要要求位移振幅放大倍數要大，輸入阻抗隨頻率和負載的變化要小。變幅桿的材料要求 聲阻小、疲勞強度高。常用45、65Mn、40Cr等。
權利要求
1.一種超聲波沖擊鉆，包括鉆體，鉆頭(5)，其特征在于在所述鉆體內還設有超聲發 生器(1)和換能器(3)，所述超聲發生器(1)和換能器(3)通過電纜線(2)電連接；所述換能 器(3)和鉆頭(5)之間設置有變幅桿(4)，該變幅桿(4)的大端與換能器(3)固定連接，小端 與鉆頭(5)的鉆桿端部連接。
2.根據權利要求1所述的超聲波沖擊鉆，其特征在于所述換能器(3)為壓電效應換能 器，且構成該壓電效應換能器的晶體片的厚度為超聲波波長的四分之一。
3.根據權利要求1所述的超聲波沖擊鉆，其特征在于所述換能器(3)為磁致伸縮換能器。
4.根據權利要求1，或2，或3所述的超聲波沖擊鉆，其特征在于所述變幅桿(4)小端 縱截面與大端縱截面面積之比為1:6-1:10。
全文摘要
本發明公開了一種超聲波沖擊鉆，包括鉆體，鉆頭，在所述鉆體內還設有超聲發生器和換能器，所述超聲發生器和換能器通過電纜線電連接；所述換能器和鉆頭之間設置有變幅桿，該變幅桿的大端與換能器固定連接，小端與鉆頭的鉆桿端部連接。與現有技術相比本發明的有益效果是對脆性材料進行鉆孔時不會產生破碎、脫落現象，且鉆孔聲音很小，沒有噪聲污染。取得了意想不到的對脆性材料的沖擊鉆孔效果。
文檔編號B23B37/00GK102120269SQ20111000689
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者吳福兒 申請人:紹興文理學院