[發明專利]電磁聲多場復合輔助鉆削微小深孔的方法及裝置

有效

• 申請號: 202010077185.1
• 申請日: 2020-01-24
• 公開（公告）號: CN111250746B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 梁志強;馬悅;杜宇超;王西彬;周天豐;趙文祥;解麗靜;焦黎;劉志兵
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23B35/00
• 分類號: B23B35/00;B23B41/14
• 代理公司: 北京慧而行專利代理事務所(普通合伙) 11841
• 代理人: 李銳

本發明涉及一種電磁聲多場復合輔助鉆削微小深孔的方法及裝置，所述裝置包括超聲振動刀柄、超聲波發生器、磁場輔助加工系統、銅電極、絕緣墊塊和脈沖電源，針對微小深孔鉆削加工的特點，本發明利用脈沖電場、脈沖磁場和超聲振動的耦合作用來輔助加工，能夠大幅改善斷屑、排屑性能，降低鉆削力和刀具磨損，延長刀具使用壽命，提高微小深孔的尺寸精度、形位精度和孔壁質量，實現難加工材料微小深孔的精密加工。

技術領域

本發明屬于機械加工技術領域，具體涉及一種電磁聲多場復合輔助鉆削微小深孔的方法及裝置。

背景技術

隨著先進制造業的快速發展，工業產品逐漸趨于微型化，微小深孔零件被越來越廣泛地應用在航空、航天、電子、精密儀器等重要領域。這些微小深孔零件較多服役于高溫、高寒、高應力等場合，一般采用不銹鋼、高強度鋼、鈦合金等難加工材料制成。微細鉆削加工技術是加工微小深孔的一種有效方法，具有可加工材料范圍廣、加工成本低、加工質量高等優點。然而，在微小深孔鉆削過程中，高長徑比微細鉆削刀具的剛度相對較低，入鉆過程中容易產生滑移和偏斜現象，導致被加工孔的形狀和尺寸精度降低，同時易引起刀具發生彎曲和扭曲變形導致刀具斷裂；此外，加工微小深孔的微細鉆頭螺旋槽淺且排屑路徑較長，切屑容易滯留和堵塞，導致切屑與孔壁表面刮擦嚴重，影響微小深孔加工質量，同時使鉆頭受力急劇增大，加快微細鉆削刀具的磨破損，降低微小深孔加工精度與刀具使用壽命。針對于上述問題，傳統的單一加工方式已不能滿足微小深孔高質量、高效率的加工需求，需要改進傳統鉆削工藝，探索新的復合鉆削加工方法及裝置來實現微小深孔的精密加工。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種電磁聲多場復合輔助鉆削微小深孔的方法及裝置，針對微小深孔鉆削加工的特點，利用脈沖電場、脈沖磁場和超聲振動的耦合作用來輔助加工，能夠大幅改善斷屑、排屑性能，降低鉆削力和刀具磨損，延長刀具使用壽命，提高微小深孔的尺寸精度、形位精度和孔壁質量，實現難加工材料微小深孔的精密加工。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：電磁聲多場復合輔助鉆削微小深孔的裝置，包括超聲振動刀柄、超聲波發生器、磁場輔助加工系統、銅電極、絕緣墊塊、脈沖電源。

所述超聲振動刀柄通過氣動夾緊方式與機床主軸系統連接，超聲振動刀柄底部夾持鉆削刀具，超聲波發生器接通后使超聲振動刀柄產生高頻振動并帶動鉆削刀具實現縱向往復振動。

所述磁場輔助加工系統包括兩套電磁鐵、兩個磁極、勵磁電源、兩套升降機構、底座，兩個磁極分別裝接在兩套電磁鐵上，兩套電磁鐵的線圈通過導線與勵磁電源連接，勵磁電源接通后使兩磁極中心區域產生脈沖磁場；兩套電磁鐵分別固定在兩套升降機構上，兩套升降機構對稱固接在底座上，實現兩套電磁鐵沿升降機構螺桿的縱向移動；該磁場輔助加工系統的底座裝設在機床工作臺上，使機床工作臺帶動磁場輔助加工系統做往復進給運動。

所述銅電極對稱固定在工件兩側，脈沖電源的正極和負極通過導線分別與工件兩側的銅電極連接，工件下方設有絕緣墊塊，工件與絕緣墊塊一起安裝在磁場輔助加工系統的底座上。

所述超聲發生器可以調節超聲振動的頻率和振幅；所述勵磁電源可以調節脈沖磁場的強度和頻率；所述脈沖電源可以調節脈沖電場的電壓、頻率和脈沖間隔。

一種電磁聲多場復合輔助鉆削微小深孔的方法，包括以下步驟：

步驟一、將鉆削刀具裝夾在超聲振動刀柄上，將超聲振動刀柄安裝到機床主軸系統上，連接超聲波發生器和超聲振動刀柄。

步驟二、將磁場輔助加工系統安裝到機床工作臺上，電接兩套電磁鐵和勵磁電源。

步驟三、將工件與絕緣墊塊連接，并一起固定到磁場輔助加工系統的底座上，調整安裝位置確保工件上的加工區域處于兩磁極中間位置。

步驟四、將銅電極對稱安裝在工件兩側，電接銅電極和脈沖電源的正負極。