[發明專利]一種基于超聲振動輔助氣鉆

有效

• 申請號: 201310303776.6
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103406568A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 田錫天;楊杰;池建昌;王來臻;李波
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23B45/04
• 分類號: B23B45/04;B23B45/16
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于超聲振動應用技術領域，具體地說,涉及一種基于超聲振動的輔助氣鉆。

背景技術

氣鉆是一種手持式氣動加工工具，主要用于對金屬構件的鉆孔加工，尤其適用于薄壁殼體和鋁鎂等輕合金構件的鉆孔作業。廣泛應用于汽車、船舶、航空、航天工業制造以及家電制造行業。目前主要應用的氣鉆有:手槍式氣鉆、直柄式氣鉆、彎頭氣鉆、埋頭氣鉆、螺旋進給氣鉆。氣鉆的優點是可接受連續的氣信號，輸出直線位移和角位移；移動速度大；可靠性高；檢修維護方便，對環境的適應性好；輸出功率較大，有防爆功能。然而，氣鉆的控制精度較低，噪聲大，不適宜加工深小孔，不適宜加工鈦合金等難加工材料。現有技術的不足制約了氣鉆的廣泛應用。超聲技術的發展給氣鉆性能的提高帶來新的契機。將超聲加工技術和傳統鉆削技術有機結合形成新型的超聲振動輔助鉆削技術。超聲振動輔助鉆削突破了傳統孔加工的連續切削機理，可獲得良好的鉆削效果,并且能提高鉆孔尺寸精度和形位精度、降低孔壁表面粗糙度，改善難加工材料的切削能力等。

發明內容

為避免現有技術的不足，本發明提出一種基于超聲振動的輔助氣鉆,通過將超聲振動應用于傳統氣鉆上，形成由超聲振動和傳統鉆削機械運動有機結合而成的復合加工方式；突破了傳統鉆削加工的連續切削機理，提高了加工效率，有效地降低了加工噪聲和改善操作人員作業狀況。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括連接外罩、導電滑環外環、導電滑環內環、導電滑環固定螺栓、換能機構后蓋板、壓電陶瓷片、厚電極、絕緣套、預緊螺栓、超聲變幅桿、彈簧夾頭、夾頭螺母，超聲變幅桿位于連接外罩的前部，導電滑環外環與導電滑環內環套裝，導電滑環內環與連接外罩通過四個徑向連接螺栓固定連接，連接外罩與超聲變幅桿通過外罩連接螺栓連接；

所述連接外罩為圓筒結構，一端部中心有向內凹的莫氏錐度孔，另一端部設有法蘭盤，法蘭盤上均布有螺孔，側壁周向均布有螺孔與導電滑環內環周向均布的四個螺孔配合安裝；

所述換能機構后蓋板為圓柱形結構，中間軸向有螺紋通孔，預緊螺栓依次穿過換能機構后蓋板、絕緣套與超聲變幅桿固連；所述厚電極為圓環狀結構，周向側面上設有兩個對稱的凸塊,厚電極位于兩片壓電陶瓷片之間，且與壓電陶瓷片同軸固定在絕緣套上；

所述超聲變幅桿為圓錐臺形，前部有一圓柱段，圓柱前端設有外螺紋，端部軸心內凹錐形空腔，彈簧夾頭固定在端部錐形空腔內裝夾鉆頭；夾頭螺母將鉆頭與彈簧夾頭緊固在超聲變幅機構前端，后端法蘭盤上均布有六個螺孔與連接外罩上的法蘭盤螺孔配合安裝。

連接外罩、換能機構后蓋板、超聲變幅桿同軸安裝。

有益效果

本發明提出的一種基于超聲振動的輔助氣鉆，通過將超聲振動應用于傳統氣鉆上，形成由超聲振動和傳統鉆削機械運動有機結合成的復合加工方式；突破了傳統鉆削加工的連續切削機理，取得良好的加工效果。超聲換能器通過超聲變幅機構安裝在連接外罩上，超聲變幅機構前端固定安裝鉆頭裝夾機構。由于利用超聲振動輔助鉆削，突破了傳統的連續鉆削機理，減少鉆削平均鉆削力，使手持鉆孔更加舒適，可以改善難加工材料的切削性能，使鉆削加工應用更為廣泛；鉆頭的超聲振動有利于斷屑及排屑，從而降低孔壁表面粗糙度、減少出口毛刺，提高孔加工質量；超聲振動的不連續鉆削加工能夠減少由于引偏累計而導致的形位精度，提高孔尺寸精度；超聲振動輔助鉆削降低了平均鉆削力，切屑排出順利帶走了大量熱量，降低刀具的溫度，減輕了刀具的磨損，利于延長刀具的使用壽命；超聲振動輔助鉆削有效降低鉆削加工的噪音，改善了操作人員作業環境。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明一種基于超聲振動的輔助氣鉆作進一步的詳細描述。

圖1為本發明基于超聲振動的輔助氣鉆示意圖。

圖2為本發明基于超聲振動的輔助氣鉆裝配爆炸圖。

圖3為本發明基于超聲振動的輔助氣鉆剖視圖。

圖4為本發明的導電滑環示意圖。

圖5為本發明的連接外罩示意圖。

圖6為本發明的連接外罩剖視圖。

圖7為本發明的超聲換能器示意圖。

圖8為本發明的超聲換能器裝配爆炸圖。

圖9為本發明的厚電極示意圖。

圖10為本發明的超聲變幅桿示意圖。

圖11為本發明的超聲變幅桿剖視圖。

圖中: