[發明專利]精密超聲打孔機及其工具頭角度調整方法

在審

• 申請號: 201710873808.4
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107511938A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 胡中偉;趙歡;賴志遠;方從富;于怡青;徐西鵬
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B28D5/02
• 分類號: B28D5/02;B28D7/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 楊依展

技術領域

本發明涉及一種打孔設備，尤其涉及一種精密超聲打孔機及其工具頭角度調整方法。

背景技術

硬脆性材料如藍寶石、玻璃、工程陶瓷等具有良好的機械化學性質，常常被用來制造精密元件，在光學、航空航天、半導體等領域已得到廣泛的應用。然而由于硬脆性材料的高硬度和高脆性，使得對其加工非常困難，而針對硬脆性材料孔的加工則更具有挑戰性。針對硬脆性材料的圓孔加工目前主要采用銑磨加工，然而這種方法無法實現對微小孔、異型孔以及大深徑比孔的加工。超聲加工是近幾十年發展起來的一種新的加工方法，被廣泛應用于硬脆性材料的精密加工，包括超聲打孔加工。超聲打孔原理是通過工具頭的超聲頻率振動帶動磨粒沖擊工件表面，達到去除工件材料的目的。針對硬脆性材料的孔加工，超聲打孔具有很好的效果。

然而，在超聲打孔加工中，尤其是微小孔和深孔加工過程中，工具頭與導軌間的平行度要求非常嚴格，如果工具頭與導軌間存在一定的角度偏差，將使得工具頭磨損更為嚴重、孔的形狀精度變差，如果角度偏差過大，甚至無法實現深孔的加工。但由于制造和安裝的誤差，使得工具頭軸線與導軌之間存在一定的角度偏差，這將對超聲打孔尤其是深孔的加工精度造成嚴重的影響。

發明內容

本發明提供了精密超聲打孔機及其工具頭角度調整方法，其克服了背景技術中精密超聲打孔機所存在的不足。

本發明解決其技術問題的所采用的技術方案之一是：

精密超聲打孔機，包括機架、導軌、滑塊、超聲振動系統、工具頭、進給系統、角度調節裝置和位移傳感器；該導軌沿Z軸固設在機架，該滑塊滑接在導軌上，該進給系統連接滑塊以能帶動滑塊沿Z軸滑動；該工具頭裝接在超聲振動系統上；該角度調節裝置至少包括X軸角度微動臺和Y軸角度微動臺，該X軸角度微動臺能繞X軸轉動地裝接在滑塊，該Y軸角度微動臺能繞Y軸轉動地裝接在X軸角度微動臺，該超聲振動系統裝接在Y軸角度微動臺，通過角度調節裝置能調節超聲振動系統的角度，能調節工具頭的角度；該位移傳感器裝接在機架上用于檢測工具頭移動前后位移傳感器的兩次測量值之差及工具頭沿導軌的進給量，依據兩次測量值之差及進給量并通過角度調節裝置對工具頭角度進行調整。

一實施例之中：該位移傳感器采用激光位移傳感器。

一實施例之中：該機架包括機床主體和機床底座，該機床主體固接在機床底座上，該導軌固接在機床主體上，該位移傳感器通過夾具固定于機床底座上，該位移傳感器的探測方向平行于X軸或Y軸。

一實施例之中：該機架包括機床主體和機床底座，該機床主體固接在機床底座上，該導軌固接在機床主體上；配設有兩套上述的位移傳感器，該兩套位移傳感器都通過夾具固定于機床底座上，且該兩套位移傳感器的探測方向分別平行于X軸或Y軸。

一實施例之中：還包括處理器和角度驅動系統，該角度驅動系統傳動連接X軸角度微動臺和Y軸角度微動臺以能帶動X軸角度微動臺、Y軸角度微動臺轉動；該處理器信號連接位移傳感器和角度驅動系統。

本發明解決其技術問題的所采用的技術方案之二是：

上述的精密超聲打孔機的工具頭角度調整方法，包括：

步驟1：將工具頭粗調至與導軌大致平行的位置，將位移傳感器對準工具頭上一點，且位移傳感器探測方向平行于X軸，固定位移傳感器于機架上；

步驟2：開啟進給系統，工具頭沿導軌方向移動一定距離，記錄下工具頭移動前后位移傳感器的兩次測量值之差δ及工具頭沿導軌的進給量L；

步驟3：調整Y軸角度微動臺，調整量為：

步驟4：調整位移傳感器探測方向至平行于Y軸，參照步驟1至步驟3測量出δ值與L值，計算出s值，調整X軸角度微動臺。

本技術方案與背景技術相比，它具有如下優點：

依據兩次測量值之差及進給量并通過角度調節裝置對工具頭角度進行調整，能對工具頭進行精準調節，使工具頭軸線與導軌平行，有效地保證了打孔精度和起到保護工具頭的作用，特別在硬脆性材料深孔加工中具有重要意義，且操作簡單，方法便捷。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為本發明的一種深孔精密超聲打孔機的結構示意圖。

圖2為本發明的角度調節裝置的結構示意圖。

圖3為本發明的調整方法的原理圖。

具體實施方式