压电超声显微切割工具的研制与实验

摘要

本文介绍了超声的基本特性与应用情况，对超声振动切割过程及机理作了详细分析，提出超声振动微切割方法，为超声显微切割器的研制提供了理论依据。基于超声振动微切割理论，提出将复合夹心式压电超声换能器作为超声发生装置，进行显微切割工具设计，为验证超声振动显微切割理论提供了条件。 本文提出利用叠堆压电陶瓷驱动器作为超声发生装置，设计了频率和振幅可调节的显微切割器的结构并进行了理论分析。针对叠堆陶瓷驱动式微切割器对振动频率与幅值调节的需求，设计了微切割器振动驱动与控制系统。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外显微切割技术研究现状分析

1.2.1显微切割方法简述

1.2.2国内外微切割技术研究现状

1.3课题主要研究内容

第2章超声显微切割机理分析

2.1超声显微切割技术

2.2超声的基本特性

2.3超声的生物效应

2.4超声显微切割过程分析

2.5超声振动式显微切割特点总结

2.6本章小结

第3章压电超声微切割器设计

3.1超声发生方法简述

3.2压电超声发生装置

3.3夹心换能器式微切割器设计

3.3.1夹心换能器式压电超声发生装置

3.3.2夹心换能器式微切割器结构

3.4叠堆陶瓷式微切割器设计

3.4.1叠堆陶瓷振动模态分析与器件选择

3.4.2叠堆陶瓷式微切割器结构

3.5本章小节

第4章微切割驱动与控制系统设计

4.1微切割器控制与驱动电路总体结构

4.2波形信号发生器的设计

4.2.1波形信号发生器设计方法及框图

4.2.2输出电压变频与调幅原理

4.2.3 FPGA芯片内部设计

4.2.4系统软件流程

4.3功率放大电路设计

4.4人机交互界面设计

4.5控制电路性能测试

4.5.1信号发生器的波形测试

4.5.2功放模块电路测试

4.5.3控制与驱动电路性能测试指标

4.6本章小结

第5章微切割工具性能测试与显微切割实验研究

5.1引言

5.2微切割器性能测试

5.2.1位移振幅的测量

5.2.2夹心换能器式微切割器的测试

5.2.3叠堆陶瓷驱动式微切割器振动测试

5.3压电超声振动显微切割实验研究

5.3.1显微切割实验系统介绍

5.3.2不同方法切割实验

5.3.3不同切割条件切割实验

5.3.4显微切割实验分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢