[發明專利]一種用于大直徑孔套料加工的超聲振動鉆削裝置

有效

• 申請號: 201410130919.2
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103949687A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 傅波;付玄;魏周玲;周光偉;傅一恒;朱鋒
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B23B35/00
• 分類號: B23B35/00;B23B41/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利涉及超聲振動鉆削設備領域，能夠快速高質量地完成對硬脆材料的大直徑孔套料加工。

背景技術

目前，隨著工程陶瓷等硬脆材料在航天航空領域的廣泛應用，對其進行大直徑孔鉆削加工已成為一個重要的技術研究方向。傳統的鉆削方法在硬脆材料上加工大直徑孔時，常會出現入口崩邊、中層脫渣等質量問題，而且加工效率低，設備能耗大，難以滿足市場要求。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足提供一種用于大直徑孔的套料加工超聲振動鉆削裝置，其特點是在傳統的套料鉆孔過程中上疊加超聲振動，使由換能器、變幅桿和空心鉆頭組成的振動子做縱-彎-縱復合振動，從而改善鉆削面的摩擦和斷屑性能，提高大直徑孔的加工精度與效率。

本發明的目的由以下技術措施實現。

一種用于大直徑孔套料加工的超聲振動鉆削裝置，其特征在于：裝置由鉆床平臺、超聲振動鉆削部分和導向支撐組成。

鉆床平臺由工業臺鉆、導電滑環固定支架、板型夾具、XY移動工作臺組成。其中，XY移動工作臺固定于工業臺鉆底部臺面上，板型夾具固定于XY移動工作臺上，導電滑環固定支架固定于工業臺鉆的搖臂部分。

超聲振動鉆削部分由空心鉆頭、多級伸縮式定位指針、空心鉆頭安裝套、方形連接套、開口平法蘭、轉矩傳動片、固定片、套筒、變幅桿、換能器、法蘭連接軸、主軸連接支架、主軸夾持板、螺紋傳動軸、導電滑環、導電滑環移動支架組成。主軸夾持板分為上下兩組，通過主軸連接支架，上部的主軸夾持板固定于工業臺鉆的主軸端部，下部的主軸夾持板夾持于法蘭連接軸上。法蘭連接軸的軸端部內插螺紋傳動軸，螺紋傳動軸的錐桿段則插入固定于工業臺鉆的鉆頭夾具孔內。法蘭連接軸軸部套有導電滑環，其固定孔與導電滑環移動支架連接，導電滑環移動支架連接的長凹槽與導電滑環固定支架的凸臺形成插入式的間隙配合。套筒上端面與法蘭連接軸的法蘭盤部分連接，下端面與開口平法蘭相連。變幅桿的法蘭盤與轉矩傳動片嵌入式連接，再通過固定片將它們與開口平法蘭相固定。變幅桿與空心鉆頭安裝套通過螺栓連接，再利用方形連接套相互配合。空心鉆頭的定位指針采用多級伸縮式的定位指針，與空心鉆頭安裝套相連接。

基于主要由換能器、變幅桿、空心鉆頭組成的振動子，其振型分布為縱-彎-縱復合振型，即由換能器產生縱向振動，通過變幅桿將振幅傳遞放大，再激勵空心鉆頭圓盤產生彎曲振動，最后帶動薄壁圓筒刀具產生縱向振動。

導向支撐由筒形支座、支撐臺、盤型導軌槽、旋轉輪組組成。筒形支座與支撐臺的支腳呈內外套筒的間隙配合連接。盤型導軌槽安裝于支撐臺的中部圓槽內，其內部放置旋轉輪組。旋轉輪組夾持于振動鉆削部分的套筒的外部凹槽處。

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本發明與現在技術相比，具有如下優點。

1、本發明采用縱-彎-縱復合振型來實現對大直徑孔的套料振動鉆削加工，即由換能器產生縱向振動，通過變幅桿傳遞放大，激勵空心鉆頭圓盤產生彎曲振動，最后激勵薄壁圓筒刀具產生縱向振動。在硬脆材料的大直徑孔加工中，該種振型分布的振動鉆削可以有效減小鉆削壓力，減少材料去除量，提高加工速度和質量。

2、本發明的空心鉆頭定位指針采用多級伸縮式定位指針，因傳統空心鉆頭采用的彈簧式定位指針針體軸向長度較大，致使相應的回收指針的空筒的軸向長度也較大，所以普遍存在振動桿體徑向擺動劇烈、振型傳遞分布不規則、振動能量損失較大等問題。而本次采用多級伸縮式定位指針，可最大限度減小回收指針的空筒的軸向長度，在保證的定位精度的同時，有效避免了上述問題。

3、本發明設計了導向支撐裝置，可在不影響振動鉆削部分的旋轉與上下移動的前提下，最大限度的減小振動鉆削部分的撓度和擺動，提高整個裝置的剛度，保證鉆削孔的加工質量。

附圖說明

圖1為一種用于大直徑孔套料加工的超聲振動鉆削裝置結構示意圖。

圖2為鉆床平臺結構示意圖。

圖3為超聲振動鉆削部分結構及其剖面示意圖。

圖4為振動子結構及其振型示意圖。

圖5為導向支撐結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施實例對本發明進行具體的描述，有必要在此指出的是本實施實例只能用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術嫻熟人員可以根據上述本發明的內容作出一些非本質的改進和調整。

如圖1所示，一種用于大直徑孔套料加工的超聲振動鉆削裝置由鉆床平臺1、超聲振動鉆削部分2和導向支撐3組成。