現(xiàn)有的數(shù)控加工中心采用了超聲能量輔助的方式,結合機床的高速旋轉,用于對硬脆材料加工。在超聲輔助加工中,超聲能是加工工藝最為關鍵的參數(shù),其起到激發(fā)材料的原子能,降低切削力等作用。換能器是超聲加工中提供超聲能量的核心執(zhí)行機構,其工作原理是利用壓電逆效應將頻率電信號轉換為高頻超聲振動,并將超聲能傳輸?shù)郊庸げ牧稀Q能器作為超聲能量傳遞的載體,其工作性能直接影響加工材料的表面精度、加工效率、刀具壽命。為保證材料的加工精度與效率,需要精確控制換能器的超聲能量傳遞與振動模式。在機床主軸上增加超聲波模塊,如果換能器的振動特性不得到有效的控制,將會影響到機床的主軸,尤其會影響到主軸的軸承,將對主軸的旋轉特性與壽命產(chǎn)生負面作用。
當轉子在高速旋轉過程中,如何將超聲能量通過換能器傳遞到刀具上,是一件很困難的問題,現(xiàn)有技術中采用外置式(如刀柄方式)或超聲波載體直接裝在主軸外部的方式,依然存在很多問題,比如:動平衡差、傳遞距離長、轉速低、加工表面光潔度差、進水進灰容易損壞、超聲元件壽命有限。