專利名稱：超聲波沖擊鉆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及沖擊鉆，尤其是一種超聲波沖擊鉆。
背景技術(shù)：
沖擊鉆是常用的一種鉆孔工具。然而，現(xiàn)有的沖擊鉆存在以下缺陷一是在對脆性材料進(jìn)行鉆孔時，會產(chǎn)生破碎、脫落現(xiàn)象；二是噪聲很大。這是一直困擾著人們的沖擊鉆鉆孔難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種超聲波沖擊鉆，對脆性材料進(jìn)行鉆孔時不會產(chǎn)生破碎、脫落現(xiàn)象，且鉆孔聲音很小，沒有噪聲污染。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型可采取下述技術(shù)方案本實(shí)用新型一種超聲波沖擊鉆，包括鉆體，鉆頭，在所述鉆體內(nèi)還設(shè)有超聲發(fā)生器和換能器，所述超聲發(fā)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(shè)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(yīng)換能器，且構(gòu)成該壓電效應(yīng)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(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型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(fā)生器產(chǎn)生每秒鐘振動次數(shù)多達(dá)16000次以上的高頻交流電，換能器上產(chǎn)生與通電電流相同頻率的機(jī)械振動，驅(qū)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(chǎn)生很好的破碎效果，不會產(chǎn)生破碎、脫落現(xiàn)象；且由于采用了換能器并經(jīng)變幅桿產(chǎn)生機(jī)械振動，不存在現(xiàn)有沖擊鉆機(jī)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(jìn)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(chǎn)生最佳的對脆性材料的沖擊鉆孔效果即不會產(chǎn)生破碎、脫落現(xiàn)象。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作效率高。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型一種超聲波沖擊鉆，包括鉆體，鉆頭5，在所述鉆體內(nèi)還設(shè)有超聲發(fā)生器1和換能器3，所述換能器3為壓電效應(yīng)換能器，且構(gòu)成該壓電效應(yīng)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(fā)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(shè)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。本實(shí)用新型還設(shè)有用于調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器1的控制裝置。超聲發(fā)生器1的作用是將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某暡ㄕ袷?，以提供振動棒作往?fù)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(nèi)連續(xù)可調(diào)， 工作可靠。換能器3的作用是將高頻電振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動。目前可采用壓電效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)兩種方法。其中(1)壓電效應(yīng)換能器石英晶體、鈦酸鋇(BaTiO3)以及鋯鈦酸鉛 (ZrPbTiO3)等物質(zhì)在它們的兩介面上加以一定電壓，則將產(chǎn)生一定的機(jī)械變形，這一現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。如果兩面加上每秒16000次以上的交變電壓，則該物質(zhì)產(chǎn)生高頻的伸縮變形，使周圍的介質(zhì)作超聲振動。為了獲得最大的超聲波強(qiáng)度，應(yīng)使晶體管處于共振狀態(tài)， 當(dāng)晶體片厚度為超聲波長的四分之一時，產(chǎn)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(qiáng)度或伸或縮的現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。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(jī)械強(qiáng)度高、 單位面積幅射功率大，工作性能穩(wěn)定，電聲效率較低(30% 40%)?？捎糜诖蟆⒅泄β收駬v器。由于溫度升高時磁致伸縮效應(yīng)減弱，需采用強(qiáng)制水冷。鐵氧體磁致伸縮換能器的電聲效率較高(> 80 % )，但機(jī)械強(qiáng)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(qiáng)制風(fēng)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?yàn)槠涫且桓兘孛鏃U，如圖1所示。通過此桿每一截面的振動能量是不變的(不計(jì)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(shù)有共振頻率，位移振幅放大倍數(shù)、形狀因素、輸入阻抗隨頻率和負(fù)載變化特性等。 主要要求位移振幅放大倍數(shù)要大，輸入阻抗隨頻率和負(fù)載的變化要小。變幅桿的材料要求聲阻小、疲勞強(qiáng)度高。常用45、65Mn、40Cr等。
權(quán)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(nèi)還設(shè)有超聲發(fā)生器(1)和換能器(3)，所述超聲發(fā)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(shè)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(jù)權(quán)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(yīng)換能器，且構(gòu)成該壓電效應(yīng)換能器的晶體片的厚度為超聲波波長的四分之一。
3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超聲波沖擊鉆，包括鉆體，鉆頭，在所述鉆體內(nèi)還設(shè)有超聲發(fā)生器和換能器，所述超聲發(fā)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(shè)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(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是對脆性材料進(jìn)行鉆孔時不會產(chǎn)生破碎、脫落現(xiàn)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B23B37/00GK201988750SQ20112000987
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者吳福兒 申請人:紹興文理學(xué)院