[發明專利]具有軸向振動的鉆床頭

有效

• 申請號: 201080018987.X
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN102548690A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: G·莫拉魯;P·貝隆;P·拉巴泰
• 申請（專利權）人: ARTS公司;歐洲宇航防務集團EADS法國公司
• 主分類號: B23B29/12
• 分類號: B23B29/12;B23B47/34;B23B37/00
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴;韓龍

技術領域

本發明涉及安裝有軸向顫振(振動)的振蕩器的鉆床頭。

背景技術

鉆床具有產生長切屑的缺點，因為他們很難快速地移動遠離工作區，所以在鉆孔操作中存在各種問題，從而會使產生的孔的表面質量變差。

該缺點的一個補救措施是通過改變這些切屑的厚度以及重復中斷切削操作來使這些切屑折斷。這可以通過施加具有使切屑折斷的振幅以及頻率的軸向振動到切削刀具上來實現，該切削刀具一般是鉆頭，該軸向振動使進給速度(穿透材料的速度)循環地改變。

同時，在鉆孔操作中，其只是對某些時間段內的(例如當在多層材料上鉆時)振動工具或者實時改變顫振的振幅和/或頻率(例如以便對切削過程作出反應以及修改以適合要鉆孔的材料)是有益的。因此需要具有一種能夠被控制的設備，其具有足夠快速的反應性，以及確定從一種材料到另一種材料的通路的能力。

許多在鉆孔時使用軸向顫振的設備已經被提出。例如，在文獻EP?994?758中描述的設備中有提及。后者描述了一種在刀架與它的驅動固定架之間的連接器，用這種方式使刀架懸掛到固定架上，會產生自保持的軸向顫振，因此刀具穿透工件的速度在平均速度附近循環地改變，當然該平均速度非零。

另一文獻DE?103?43?682中公開了一種銑或者鉆孔刀具，其中依靠安放在刀架中、無線連接到電源的壓電傳動裝置或者勵磁器使旋轉刀具經受往復軸向運動。該系統進行遙控。該刀具意圖用于以很高(超聲)頻率以及很低振幅的軸向振動對合成材料進行機械加工。

另一文獻US2008/041604中公開了一種具有顫振頭的刀具，其中旋轉刀具經受頻率必須等于刀具的固有頻率的非常高的頻率的顫振，因此產生的顫振使刀具在軸向上共振。文獻US2008/041604中描述的解決方案中的致動器完全合并到設備的軸向移動部分中，在振幅足夠高以便折斷切屑時不能產生移動以及靜態或者低頻的載荷。另外，因為他們涉及使用共振，所以獲得的顫振的特性在很大程度上取決于載荷，也就是說取決于在機械加工操作期間所遇到的穿透力。

關于在鉆孔期間通過疊加軸向顫振到正在前進的刀具進給運動上來折斷切屑，眾所周知的設備都不具有通用機器所需要的所有性質，也就是說，重型設備能夠產生足夠振幅的顫振來折斷切屑，以及能夠進行修改以適合不同的鉆孔程序，尤其考慮在一個或者相同操作中鉆孔通過的各種不同材料。例如，眾所周知，EP?994758以及US2008/041604中描述的設備所產生的顫振對載荷敏感，其意思是說他們取決于切削直徑以及條件(刀具，切削參數，等等)。還有眾所周知，壓電致動器是脆性的，除了壓縮載荷之外不能承受其它應力。

發明內容

為此，本發明的主題是具有軸向顫振的振蕩器的鉆床頭，包括：固定架，用于連接鉆床頭與驅動固定架繞軸旋轉的電動機，該固定架具有與電動機的旋轉軸重合的縱向軸；刀架；可彈性變形懸掛裝置，用于將刀架懸掛到固定架上，其能夠傳遞扭轉力矩；以及導向裝置，沿該固定架的縱向軸在固定架中為刀架導向，包括插入在固定架與刀架之間的、在上述軸線方向上往復運動(顫振)的受控振蕩器。

優選地，顫振振蕩器(也稱為致動器)是管狀的壓電式，通過它的一個端部擠壓在刀架固定架上，而根據本發明的鉆床頭包括：管狀振蕩器內產生的、在固定架與刀架之間的滑動樞軸；分別由它的端部安裝到固定架以及刀架上的高抗扭剛度的軸向彈性外套筒；以及刀架經由其軸向壓在振蕩器的端部上的、確定軸向剛度以及低抗彎剛度的環狀墊片。

套筒與墊片用于在振蕩器上建立預載荷。與外套筒的自由長度以及它在軸向方向的彈性有關的振蕩器與墊片的組合長度允許調節振蕩器上的預載荷。軸向為剛性的環狀墊片允許將振蕩器發出的振動傳遞到刀架，同時它的抗彎柔性保護振蕩器克服由鉆孔過程以及滑動樞軸中可能有的任何竄動所引起的彎曲力矩的突然變化。

在該示例的另一實施例中，由連接在固定架與刀架之間的導軌(仿形軸或者花鍵軸上的直線球軸承)執行固定架與刀架之間的扭矩的傳遞，以便于只有外套筒具有將預載荷施加到振蕩器上的功能。

該套筒的結構可以是具有高導熱性的壁部分與促進消耗由振蕩器的升溫導致的熱量的切口的合成。

在另一實施例中，鉆床頭包括固定架與刀架之間的、管狀振蕩器內的滑動樞軸；分別由它的端部安裝到固定架以及刀架上的、具有能夠傳遞徑向荷載的平行安裝的至少一個平面元件的高抗扭剛度的軸向彈性外套筒，其安裝在固定架與刀架之間；以及刀架經由其軸向壓在振蕩器的端部上的、確定軸向剛度的環狀墊片。