[發明專利]基于壓電陶瓷材料糾偏的深孔加工用槍鉆及糾偏方法

有效

• 申請號: 202010745162.3
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112247205B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 程寓;錢清
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23B41/02
• 分類號: B23B41/02;B23B47/00;B23Q17/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

1.一種基于壓電陶瓷材料糾偏的深孔加工用槍鉆，其特征在于，壓電槍鉆包括壓電鉆頭和壓電鉆桿；

所述壓電鉆頭上焊接有弧形實體，安裝有圓柱狀壓電陶瓷，所述圓柱狀壓電陶瓷上平面黏附有硬質合金保護層并與孔壁形成過盈配合，通過施加外部電壓使之發生徑向變形，與待加工孔壁相擠壓，將偏斜的鉆頭推回正確位置；

所述壓電鉆桿前端側面上安裝有兩個長條型瓦狀壓電陶瓷，所述長條型瓦狀壓電陶瓷用于檢測軸線偏斜導致鉆桿彎曲時產生的軸向應力所引起的電壓變化；

所述槍鉆周向上設有V形槽，所述壓電鉆頭包括弧形實體，弧形實體與壓電鉆頭的V形槽焊接，與鉆頭部分周向形成完整的回轉結構，所述回轉結構上均布三個圓柱狀壓電陶瓷；

兩個所述瓦狀壓電陶瓷呈周向角度差90°安裝，其中一個瓦狀壓電陶瓷與V形槽的一側呈90°安裝；

待加工孔徑為D，所述壓電鉆頭的公稱直徑為(0.96～0.98)D，壓電鉆頭長度為30～40mm，V形槽10開角110°，所述壓電鉆桿直徑為(0.94～0.96)D，壓電鉆桿的壁厚為0.12D，鉆桿長度根據孔徑大小選取；

所述弧形實體的弧形角與V形槽的開角一致，弧形實體的外徑與壓電鉆頭的公稱直徑一致，弧形實體的徑向厚度為2～3mm，軸向長度為2～3mm，弧形實體的材料為YG8硬質合金，弧形實體中性截面距離壓電鉆頭尾部20～30mm，焊接于鉆頭上；

所述弧形實體和壓電鉆頭上安裝圓柱狀壓電陶瓷的位置開設有圓柱形盲孔槽，圓柱形盲孔槽的一側加工有用于布置導線的導線槽和弧形槽，壓電鉆頭上加工有延伸至鉆頭尾部的鉆頭導線槽，用于與鉆桿對接；

所述壓電鉆桿安裝瓦狀壓電陶瓷的位置加工有瓦狀凹槽和深導線槽、淺導線槽；

瓦狀凹槽的圓弧角為15°～20°，徑向尺寸不超過1.5mm，軸向長度為15～20mm；

所述深導線槽的深度為淺導線槽的1.5～2倍，深導線槽設置在瓦狀凹槽的后部且延伸至鉆桿尾部用于布置導線，所述淺導線槽與鉆頭導線槽連接并延伸至鉆桿尾部；

所述瓦狀壓電陶瓷的下平面電勢接地；

所述圓柱狀壓電陶瓷上平面粘附硬質合金保護層，所述硬質合金保護層的材料為YG8，邊緣作圓角處理；帶有硬質合金保護層的圓柱狀壓電陶瓷超出壓電鉆頭外圓面的尺寸大于孔壁與壓電鉆頭的間隙值0.001～0.002mm，構成形式上的過盈配合。

2.一種利用權利要求1所述的槍鉆進行鉆孔加工的糾偏方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(1)：加工時，壓電槍鉆體作進給運動，工件作回轉運動，當深孔軸線發生偏斜時，鉆桿向某方向彎曲，安裝于鉆桿前端的兩個角度差90°的瓦狀壓電陶瓷發生彎曲，在軸向上產生應力，根據壓電材料的橫向壓電效應，瓦狀壓電陶瓷的上下平面產生電壓差，通過導線連接外部電壓放大器進行信號采集，分析可得軸線的偏斜方向和大小；

步驟(2)：在檢測出軸線偏斜方向和大小的基礎上，通過外部電壓放大器，向鉆頭處的圓柱狀壓電陶瓷施加相應大小的電壓值，使其發生徑向變形，通過硬質合金層與孔壁的擠壓作用，將鉆頭推回正確的位置上去，實現在線測偏與實時糾偏的動態結合。