超聲振動刀具刃口振幅測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，包括測量砧、驅動桿、前直線軸承、行程擋板、彈簧、限位塊、夾持套、彈簧支撐板、后直線軸承、線性電感線圈、永磁鐵、直流電源、電感測量芯片、模數轉換器、顯示屏和外殼，超聲振動刀具振動后，其前端刀刃推動測量砧、驅動桿和永磁鐵，由于永磁鐵的移動，線性電感線圈的電感發生變化，其電感模擬信號經電感測量芯片測量后由模數轉換器轉換為數字信號，并轉換為切割刀具刃口對應的振幅值后由顯示屏顯示輸出，該超聲振動刀具刃口振幅測量裝置結構簡單，成本低廉，使用方便，測量精度高，解決了現有超聲振動刀具刃口振幅難以測量的問題。
【專利說明】
超聲振動刀具刃口振幅測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超聲振動振幅測量【技術領域】，尤其是涉及一種用于超聲振動刀具鋒利刃口振幅的測量裝置。
【背景技術】
[0002]超聲切割是利用超聲壓電換能器驅動切割刀具產生超聲頻率的振動，將碰撞和沖擊能量傳遞到被切介質，致使被切介質材料疲勞破碎從而達到切割目的的一項新型工藝技術。超聲切割可更有效、更精確地加工如碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉纖維、各種蜂窩復合材料和硬脆材料如光學玻璃、硅晶體、陶瓷等。另外，由于與生物組織接觸的切割刀具以一定的超聲頻率振動時可使生物組織內水汽化、蛋白氫鍵斷裂、細胞崩解、組織被切開、凝固和封閉小血管，所以超聲切割技術又可運用到醫療外科手術工具上。目前，超聲切割技術已廣泛應用于醫療、航空航天、化工、農業、食品和機械等領域。
[0003]超聲切割加工中，在其他條件不變的情況下，切割刀具的振幅越大，超聲壓電換能器的轉換效率越高，增大切割刀具的振幅可以提高切割加工的速度，因此在超聲切割加工中，刀具刃口的振幅是切割刀具性能的重要指標之一，然而切割刀具刃口相對來說比較鋒利，刃口面積較小，刃口法線方向振幅的測量成為一個難以解決的問題。目前振幅的測量方法有物理觀察法、光學法、電測量法等，但是這些方法對鋒利面積較小刃口振幅的測量都有一定的局限性，使用物理觀察法很難在刃口產生光斑，難以觀察。使用光學法，在刃口沒有辦法得到反射光，無法測量，使用電測量法，精度較高，但是成本也較高。
【發明內容】
[0004]本實用新型提供了一種新型的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，目的是為了解決目前超聲振動刀具刃口振幅測量困難的問題。
[0005]超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，該裝置包括測量砧、驅動桿、前直線軸承、行程擋板、彈簧、限位塊、夾持套、彈簧支撐板、后直線軸承、線性電感線圈、永磁鐵、直流電源、電感測量芯片、模數轉換器、顯示屏和外殼，測量砧前端為平面，測量砧與驅動桿同軸設置，測量砧通過焊接或者粘接裝設在驅動桿前端，測量砧為硬質合金材料、鎢鋼材料或金剛石材料。
[0006]永磁鐵與驅動桿同軸設置，通過粘接裝設在驅動桿后端，前直線軸承、行程擋板、彈簧和后直線軸承依次同軸套設在驅動軸上，前直線軸承和后直線軸承的內徑與驅動桿的外徑接觸，前直線軸承內徑和后直線軸承內徑與驅動桿外徑的摩擦力均小于0.01見前直線軸承和后直線軸承的外徑與夾持套的內徑接觸，行程擋板固定在驅動軸上，行程擋板和驅動軸為一體化結構。
[0007]限位塊和彈簧支撐板固定在夾持套上，限位塊的內徑小于行程擋板的外徑，行程擋板的外徑大于彈簧的中徑，彈簧的中徑大于彈簧支撐板的內徑，彈簧前端和行程擋板相接觸，彈黃后端和彈黃支撐板相接觸，彈黃的彈性系數在0.0OO17\0s? 0.之間。限位塊用來限制行程擋板的位移，進而限制彈簧的最大壓縮距離，彈簧支撐板用來約束彈簧的后端。線性電感線圈與夾持套同軸設置，線性電感線圈通過粘接固定在夾持套上，外殼與夾持套聯接在一起。
[0008]直流電源、電感測量芯片和模數轉換器裝設在外殼內，顯示屏裝設在外殼上，直流電源通過導線分別和線性電感線圈及顯示屏相聯接，線性電感線圈的測量信號線和電感測量芯片相聯接，電感測量芯片通過信號線和模數轉換器相聯接，模數轉換器通過信號線和顯示屏相聯接。直流電源向線性電感線圈供應電能，并向顯示屏供應電能，當和測量砧及驅動桿相聯接的永磁鐵在線性電感線圈中的位置發生變化時，線性電感線圈的電感發生相應的變化，電感測量芯片采集到線性電感線圈的電感值后，通過信號線將其值大小傳輸至模數轉換器，經過模數轉換后，以數字形式在顯示屏上顯示測量砧的位移值。
[0009]使用時，測量砧的軸向方向和超聲切割刀具的刃口法線方向相重合，先讓刀具刃口和測量砧接觸，然后壓縮彈簧使測量砧后退Imrn左右，設此時顯示屏讀數為Z1，然后開啟超聲振動系統，使刀具開始進行超聲振動并達到諧振狀態，此時測量砧被超聲振動刀具刃口又推動后退一定的距離，刀具刃口穩定在其最大振幅位置，由于彈簧系統的慣性較大，響應慢，其固有頻率fl在1000/?以內，而超聲振動刀具的振動頻率f2為20000佐以上，f2?fl,因此測量砧的動態變化呈現遲滯穩定狀態，即測量砧在切割刀具刃口超聲振動脈沖力的作用下，測量砧的位置保持不變，呈靜止狀態，此時顯示屏讀數為Z2，因此切割刀具刃口的振幅為A=Z2-Z1。
[0010]該超聲振動刀具刃口振幅測量裝置結構簡單、測量方便、精度高、成本低、有效解決了超聲切割刀具刃口面積較小，刃口法線方向振幅難以測量的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0012]圖2是本實用新型的應用實例示意圖。
[0013]圖中標號說明:1.測量砧，2.驅動桿，3.前直線軸承，4.行程擋板，5.彈簧，6.限位塊，7.夾持套，8.彈簧支撐板，9.后直線軸承，10.線性電感線圈，11.永磁鐵，12.直流電源，13.電感測量芯片，14.模數轉換器，15.外殼，16.顯示屏，17.刀具，18.刀具刃口。
【具體實施方式】
[0014]結合圖1所示,超聲振動刀具刃口振幅測量裝置包括測量站1、驅動桿2、前直線軸承3、行程擋板4、彈簧5、限位塊6、夾持套7、彈簧支撐板8、后直線軸承9、線性電感線圈
10、永磁鐵11、直流電源12、電感測量芯片13、模數轉換器14、顯示屏16和外殼15，測量砧I為鎢鋼材料，前端為平面，與驅動桿2同軸，通過焊接裝設在驅動桿2前端。
[0015]永磁鐵11與驅動桿2同軸設置，通過粘接裝設在驅動桿2后端，前直線軸承3、行程擋板4、彈簧5和后直線軸承9依次同軸套設在驅動軸上，前直線軸承3和后直線軸承9的內徑與驅動桿2的外徑接觸，前直線軸承3內徑和后直線軸承9內徑與驅動桿2外徑的摩擦力均為0.0006#，前直線軸承3和后直線軸承9的外徑與夾持套7的內徑接觸，行程擋板4固定在驅動軸上，行程擋板4和驅動軸為一體化結構，彈簧5前端和行程擋板4相接觸，彈黃5后端和彈黃支撐板8相接觸，彈黃5的彈性系數為0.W)2N/mm。
[0016]限位塊6固定在夾持套7上，限位塊6的內徑小于行程擋板4的外徑，行程擋板4的外徑大于彈簧5的中徑，彈簧5的中徑大于彈簧5支撐板的內徑，限位塊6用來限制行程擋板4的位移，進而限制彈簧5的最大壓縮距離，彈簧支撐板8用來約束彈簧5的后端。線性電感線圈10與夾持套7同軸設置，線性電感線圈10通過粘接固定在夾持套7上，外殼15與夾持套7聯接在一起。
[0017]直流電源12、電感測量芯片13和模數轉換器14裝設在外殼15內，顯示屏16裝設在外殼15上，直流電源12通過導線分別和線性電感線圈10及顯示屏16相聯接，線性電感線圈10的測量信號線和電感測量芯片13相聯接，電感測量芯片13通過信號線和模數轉換器14相聯接，模數轉換器14通過信號線和顯示屏16相聯接。直流電源12向線性電感線圈10供應電能,并向顯示屏16供應電能,當和測量站I及驅動桿2相聯接的永磁鐵11在線性電感線圈10中的位置發生變化時，線性電感線圈10的電感發生相應的變化，電感測量芯片13采集到線性電感線圈10的電感值后，通過信號線將其值大小傳輸至模數轉換器14，經過模數轉換后，以數字形式在顯示屏16上顯示測量砧I的位移值。
[0018]結合圖2所示，工作時，測量砧I的軸向方向和超聲切割刀具17的刃口法線方向相重合，先讓刀具刃口 18和測量砧I接觸，然后壓縮彈簧5使測量砧I后退1?〃，設此時顯示屏16讀數為Zl=L 0000.，然后開啟超聲振動系統，使刀具17開始進行超聲振動并達到諧振狀態，刀具17振動頻率為22.，此時測量砧I被超聲振動刀具刃口 18又推動后退一定的距離，刀具刃口 18穩定在其最大振幅位置，此時顯示屏16讀數為Z2=l.0623--，因此切割刀具刃口 18 的振幅為 Α=Ζ2-Ζ1=1.0623蕭-1.0000--=0.0623?β=62.3_。
【權利要求】
1.超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，該裝置包括測量砧、驅動桿、前直線軸承、行程擋板、彈簧、限位塊、夾持套、彈簧支撐板、后直線軸承、線性電感線圈、永磁鐵、直流電源、電感測量芯片、模數轉換器、顯示屏和外殼，其特征在于:測量砧前端為平面，測量砧與驅動桿同軸并裝設在驅動桿前端，永磁鐵與驅動桿同軸并裝設在驅動桿后端，前直線軸承、行程擋板、彈簧和后直線軸承依次同軸套設在驅動軸上，前直線軸承和后直線軸承的內徑與驅動桿的外徑接觸，前直線軸承內徑和后直線軸承內徑與驅動桿外徑的摩擦力均小于0.0W，前直線軸承和后直線軸承的外徑與夾持套的內徑接觸，行程擋板固定在驅動軸上，限位塊和彈簧支撐板固定在夾持套上，限位塊的內徑小于行程擋板的外徑，行程擋板的外徑大于彈黃的中徑，彈黃的中徑大于彈黃支撐板的內徑，彈黃如端和彳丁程擋板相接觸，彈黃后端和彈簧支撐板相接觸，彈簧的彈性系數在0.0OOW/^0.Wnm之間，線性電感線圈與夾持套同軸設置并固定在夾持套上，外殼與夾持套聯接在一起，直流電源、電感測量芯片和模數轉換器裝設在外殼內，顯示屏裝設在外殼上，直流電源通過導線和線性電感線圈及顯示屏相聯接，線性電感線圈的測量信號線和電感測量芯片相聯接，電感測量芯片通過信號線和模數轉換器相聯接，模數轉換器通過信號線和顯示屏相聯接。
2.根據權利要求1所述的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，其特征在于:所述的測量石占為硬質合金材料。
3.根據權利要求1所述的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，其特征在于:所述的測量砧為金剛石材料。
4.根據權利要求1所述的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，其特征在于:所述的測量石占為鶴鋼材料。
5.根據權利要求1所述的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，其特征在于:所述的測量石占焊接在驅動軸如端。
6.根據權利要求1所述的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，其特征在于:所述的測量石占粘接在驅動軸如端。
7.根據權利要求1所述的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，其特征在于:所述的永磁鐵粘接在驅動軸后端。
8.根據權利要求1所述的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，其特征在于:所述的行程擋板和驅動軸為一體化結構。
9.根據權利要求1所述的超聲振動刀具刃口振幅測量裝置，其特征在于:所述的線性電感線圈粘接在夾持套內。
【文檔編號】G01H11/06GK203965031SQ201420426039
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】殷振, 李艷, 李華, 曹自洋, 汪幫富, 徐力, 傅超, 吳陽 申請人:蘇州科技學院