[發明專利]一種復頻數控超聲加工方法及輔助裝置和加工鉆床

有效

• 申請號: 201910365726.8
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110216301B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 王時英;高梵儒;李志強;劉雨;趙俊
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B23B37/00
• 分類號: B23B37/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及數控超聲加工相關技術領域，具體是一種復頻數控超聲加工方法及輔助裝置、加工鉆床。加工方法：在刀具進入工件表面或離開工件表面時，利用夾持裝置將自由質量塊夾緊；在刀具加工工件內部時，松開夾持裝置以使自由質量塊自由振動。輔助裝置：用以實現上述加工方法，包括兩個夾爪組件，每個夾爪組件皆包括套裝在轉軸上的齒輪、第一連桿、第二連桿及爪瓣，所述爪瓣的一端設置為夾持部，兩個夾爪組件的齒輪分別套在兩根轉軸上且相互嚙合，兩個齒輪嚙合傳動帶動兩個爪瓣的夾持部相互靠近以夾緊自由質量塊或相互遠離以松開自由質量塊。加工鉆床：安裝有上述輔助裝置，不但能夠提高加工效率，還能消除崩邊現象，提高表面質量。

技術領域

本發明涉及數控超聲加工相關技術領域，具體是一種復頻數控超聲加工方法及輔助裝置、加工鉆床。

背景技術

數控超聲加工是將超聲加工技術應用到數控機床上，使得刀具相對工件作不規則運動，使工件精度得以進一步提高。現有為了提高超聲加工的效率，采用了自由質量塊，在加工過程中使之自由振動，從而在高頻率（20KHZ）的加工基礎上引入了一個低頻率大振幅（4KHZ左右）的振動，形成復頻超聲加工，產生頻率耦合進而提高加工效率。例如，圖1所示為復頻數控超聲深孔加工的裝置，包括工作臺，工作臺設有X向進給機構和Y向進給機構，工作臺的上表面固定有超聲換能器，超聲換能器連接有超聲發生器，超聲換能器的上表面螺栓固定有變幅桿，變幅桿的上表面螺紋擰裝有鉆桿，鉆桿的下部分設有直徑較小的階梯軸用以間隙套裝自由質量塊，鉆桿的頂端設有鉆頭；還包括設置在機床的Z向進給機構上的加工臺，待加工件裝夾在所述加工臺上，鉆頭穿過加工臺對待加工件由下向上進行鉆孔加工。但是，因為硬脆材料的加工機理導致在鉆頭進入工件表面時為疲勞裂紋的擴展，材料掉落；而鉆頭出加工工件表面時為宏觀的受力變形導致崩碎。所以，復頻超聲數控加工過程中，刀具出入加工材料表面時會出現崩邊現象，從而大大降低了超聲加工的表面質量，無法適應現階段的加工需求。

發明內容

本發明旨在解決現有復頻數控超聲加工機床在刀具出入工件表面時易出現崩邊現象，導致表面質量差的技術問題。為此，本發明提出一種復頻數控超聲加工方法及輔助裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種復頻數控超聲加工方法，在刀具進入工件表面或離開工件表面時，利用夾持裝置將自由質量塊夾緊，去除所耦合的低頻大振幅的振動，從而實現單一頻率的加工，提高加工質量，解決崩邊問題；在刀具加工工件內部時，松開夾持裝置以使自由質量塊自由振動，耦合一個低頻率大振幅的振動從而提高加工效率。

一種用以實現上述方法的輔助裝置，包括相對機床固定設置的支撐架，所述支撐架豎直布置且其上固定有水平設置的安裝板，所述安裝板上豎直安裝有兩根轉軸且其中一根轉軸被驅動旋轉；還包括兩個對稱且相對設置的夾爪組件，每個夾爪組件皆包括過盈套裝在轉軸上的齒輪，所述齒輪固連或一體成型有第一連桿，所述第一連桿鉸接有長條狀的爪瓣，所述爪瓣的一端設置為用以夾持自由質量塊的夾持部，夾爪組件還包括第二連桿，所述第二連桿的一端鉸接在安裝板上、另一端鉸接在爪瓣上，且第二連桿與第一連桿平行；兩個夾爪組件的齒輪分別套在兩根轉軸上且相互嚙合，兩個齒輪嚙合傳動帶動兩個爪瓣的夾持部相互靠近以夾緊自由質量塊或相互遠離以松開自由質量塊。

一種復頻數控超聲加工機床，包括工作臺，工作臺設有X向進給機構和Y向進給機構，工作臺的上表面固定有超聲換能器，超聲換能器連接有超聲發生器，超聲換能器的上表面螺栓固定有變幅桿，變幅桿的上表面螺紋擰裝有豎直布置的鉆桿，鉆桿的下部分設有直徑較小的階梯軸用以間隙套裝自由質量塊，鉆桿的頂端設有鉆頭；還包括設置在機床的Z向進給機構上的加工臺，待加工件裝夾在所述加工臺上，鉆頭穿過加工臺對待加工件由下向上進行鉆孔加工；還包括上述的輔助裝置。

本發明的有益效果是：