[實用新型]電泳輔助超聲機械復合微細鉆削加工裝置

有效

• 申請號: 201420163287.5
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN203738066U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 曲興旺;郭鐘寧;何俊峰;連海山
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23B41/14
• 分類號: B23B41/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本實用新型是一種電泳輔助超聲機械復合微細鉆削加工裝置，特別是一種涉及金屬或非金屬難加工材料的微鉆削加工裝置，屬于微細結構復合加工技術領域。

背景技術

隨著工業生產的發展，因微小零件的性能的優越性，現代工業產品不斷向輕、薄、短、小方向發展，其組成零件也越來越趨于小型化和精密化，微結構在設備中的應用日趨廣泛，同樣的出現了越來越多帶有微小孔的零件。據統計，孔的加工約占機械加工總量的1/3，占機械加工總時間的1/4。

在孔加工中尤其以微小孔的加工最為困難，而各種微孔在具有高強度、耐高溫、耐腐蝕的難加工材料中的應用卻越來越廣泛，但這些材料的切削加工性卻很差，如鈦合金、硬質合金、碳纖維復合材料、鎳基高溫合金、內燃機燃料噴嘴、化纖細絲噴嘴等。微小孔的長徑比普遍較大，導致它們的鉆削更困難，主要是因為鉆削力大、鉆削溫度高、鉆頭磨損嚴重、鉆頭使用壽命短等原因。

而在微小孔加工中，對鉆頭的要求極高，不僅要有較好的剛度和強度，同時對使用壽命也有較高要求，國內外學者雖有研制高性能、長壽命的涂層鉆頭，但成本高，對鉆床的精度要求高，一旦發生斷裂還可能會導致工件報廢。這也是國內很多企業在難加工材料鉆孔中不輕易使用硬質合金等鉆頭的原因。

在難加工材料的微孔鉆削加工中超聲振動輔助鉆削(UVAD)，又稱超聲振動鉆削，是微小孔加工的有效方法，被工業界廣泛使用，該方法是建立在振動理論和切削理論等基礎上的新穎的鉆削加工方法，屬于振動切削的一個分支。超聲振動鉆削改變了傳統鉆削的切削機理，在小孔和深孔加工方面，具有不可替代的優勢。大量的理論和試驗表明超聲振動鉆削的斷屑排屑效果、加工質量、刀具壽命等都有較大的改善和提高。

機械鉆削無法加工比刀具還硬的材料，且容屑空間小，特別是加工深孔時，切屑難于排出，從而導致鉆頭的損壞，為了獲得一定的切削速度，需要采用很高的轉速，一般要求在10?000~150?000?r/min左右，并且要求主軸的回轉誤差很小(<1μm)，這樣的設備成本昂貴，且普通機械鉆削無法避免產生毛刺。

電火花加工微孔由于放電間隙以及電極的損耗，孔的圓度和孔徑精度都較差，且排屑困難；激光打孔的幾何精度和形位精度都不高，且成本較高。普通鉆削鉆頭易在工件上打滑、燒損；而在超聲振動鉆削加工中，缺點是加工溫度高，工具磨損嚴重，復雜工況下加工不穩定，加工效率較慢。

微孔加工中，由于受微孔尺寸的限制，很難用鉸、珩、研等精整工藝來提高加工質量，一般都是一次鉆成，這就給鉆孔技術提出了極高的要求。

發明內容

本實用新型的目的在于提出一種電泳輔助超聲機械復合微細鉆削加工裝置。本實用新型采用電泳輔助超聲機械復合微鉆削對微小孔進行加工，利用超微磨粒的電泳特性，輔助超聲振動微鉆削，提高加工效率，提高磨料的利用率及提高微孔內表面的加工質量。

本實用新型的技術方案是：本實用新型的電泳輔助超聲機械復合微細鉆削加工裝置，包括有立式滑塊、微細超聲主軸、微細超聲主軸電源發生器及控制面板、電泳輔助電源、微細超聲平臺電源發生器及控制面板、運動控制系統、微三維運動平臺、微細超聲工作平臺、鉆頭、超微磨粒、電泳輔助電極、工作液槽，鉆頭通過夾具安裝在可旋轉的微細超聲主軸上，微細超聲主軸通過夾具使鉆頭與微細超聲主軸緊密相連，微細超聲主軸安裝在立式滑臺上，立式滑臺能夠驅動微細超聲主軸上下運動以便于加工時進行粗對刀，微細超聲工作平臺安裝在工作液槽中，工件裝設在微細超聲工作平臺上，且浸沒于工作液槽的磨料工作液中，?鉆頭的加工部分也同樣浸沒于工作液槽的磨料工作液中，工作液槽安裝于微三維運動平臺上，運動控制系統控制微三維運動平臺在X、Y、Z軸三個方向運動，且微細超聲平臺電源發生器及控制面板與微細超聲工作平臺連接，微細超聲主軸與微細超聲主軸電源發生器及控制面板連接，電泳輔助電源的陽極與鉆頭連接，電泳輔助電源的陰極與電泳輔助電極連接，電泳輔助電極通過電泳輔助夾具固定在工作液槽上，在鉆頭與電泳輔助電極之間形成輔助電場，使工作液中的超微磨粒在電場力的作用下吸附到鉆頭附近或直接附著在鉆頭的刀刃上。

?目前對微小孔的加工主要采用的是機械鉆削加工、電火花加工、電解加工、超聲加工、電子束/離子束加工、激光加工及復合加工等加工方法。其中超聲振動輔助鉆削技術，是近代出現的一種先進加工技術，鉆孔過程中通過超聲振動裝置使鉆頭與工件之間產生可控制的相對運動。這種運動能從根本上改變鉆頭的切削機理，使鉆頭的振動發生質的變化，由非周期性的自由振動變成在周期性激勵下的有規律的強迫振動，抑制了鉆頭的無規律振動，改善切削力。