[实用新型]超声波扭转振动钻孔装置

说明书

本实用新型涉及机加工，尤指一种适用于在脆硬材料的另件上加工中心孔的超声波扭转振动钻孔装置。

一般脆硬材料包括永久磁铁、玻璃、陶瓷、人造宝石和半导体材料等，这些材料的切削加工，主要依靠金钢石等超硬材料制造的切削工具进行，由于金钢石制造工艺的限制，目前还很难做出加工小孔用的金钢石钻头，因此在脆硬材料上加工小孔还是一个难题。

而使用硬质合金钻头可以加工永磁材料、玻璃、陶瓷等硬度较低的脆硬材料，但效率很低，而且钻头的磨损很快，孔的精度差、内孔光洁度低，若将超声波振动引入钻孔加工中，则可显著地降低切削力矩和切削热，使得生产效率大大提高，上述弊病可以明显改善，是解决在脆硬材料上钻孔的一个比较好的办法。

现有技术中公开了一种专利号为92206275.7和902222220.1的两种超声波振动钻孔装置，它们都属于纵向振动装置，即超声波振动是沿主轴的轴线方向纵向传播的，这种纵向传播装置只适用于加工木材、铜、铝合金等硬度很低的材料，不适合加工硬度比钢高的材料，原因是纵向超声波振动会加剧钻头的磨损，因此这两种装置是不能加工硬度远远超过钢的硬脆材料的。

另外这两种装置没有解决好钻头装夹的问题，按照专利902222220.1的方法，钻头是用钻夹头来装夹的，实际上超声波是无法从普通的钻夹头上传导到钻头上来，而专利号92206275.7介绍的方法，是将钻头焊接在一个定位环上，由于焊接会产生热变形，所以这种方法很难保证钻头的位置精度，安装也不方便，也无法拆卸替换。

本实用新型的目的在于：针对上述问题，提供一种可保证钻头的位置精度和高效率传导超声波扭转振动的条件下，可方便地装卸钻头，可提高生产效率的、并可直接安装在车床上使用的超声波扭转振动钻孔装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种超声波扭转振动钻孔装置，主要由超声波换能器、车床尾座、尾座套筒、压紧螺母、微调螺丝、变幅杆、工具头、钻头、进给手柄组成，其特征在于：工具头是一中心有孔的带纵向切槽的弹性夹头，其锥面和螺扣与变幅杆连接，钻头插在工具头的中心孔中，通过锥面产生的夹紧力将钻头夹住，变幅杆上设有可使钻头产生扭转振动的槽。

本实用新型还可通过以下措施实现：上述槽可为设在变幅杆细端上的纵向或螺纹状凹槽，凹槽的位置与工具头的切槽相垂直；上述超声波换能器上设有一个连接法兰、该连接法兰通过压紧螺母将该法兰压紧在尾座套筒里的一个台阶面上，四个微调螺丝顶在法兰的侧面；上述四个微调螺丝均布在尾座套筒上，并与置于尾座套筒内的法兰位置相对应。

现通过以下附图和实施例进一步说明：

图1、为本实用新型的结构剖示图。

图2、为钻头、变幅杆和工具头的局部放大图。

图3、为图2的左视图。

参见图1-3、一种超声波扭转振动钻孔装置安装在车床尾座1上，主要由超声波换能器4、车床尾座1、尾座套筒3、压紧螺母7、微调螺丝6、变幅杆8、工具头9、钻头10、进给手柄2组成，其中，工具头9是一中心有孔的带纵向切槽91的弹性夹头，通过其锥面和螺扣与变幅杆8连接，钻头10插在工具头9的中心孔中。将工具头9向变幅杆8中拧紧时，工具头9通过锥面产生夹紧力，将钻头10夹住。

变幅杆8呈阶梯状，其细端设有纵向或螺纹状的凹槽81，该凹槽81的位置与工具头9的切槽91相垂直。

当超声波换能器4产生的纵向超声波振动传到变幅杆8上时，由于凹槽81的作用，在变幅杆8的细端产生切向振动，此切向振动又分别传到工具头9切槽91的两边，使其分别产生切向振动，当工具头9将切向振动传导给钻头10时，在钻头10的圆周上就会产生两个不同方向的切向振动，从而产生扭转振动。

超声波换能器4上有一个连接法兰5、通过前端的压紧螺母7将该法兰5压紧在尾座套筒3内的一个台阶面上，四个微调螺丝6顶在该法兰5的侧面，并通过调整微调螺丝6可以精确调整法兰5的位置，从而实现钻头10与工件保持同心。

上述四个微调螺丝6均布在尾座套筒3上，并与置于尾座套筒3内的法兰5位置相对应。

上述超声波换能器4与连接法兰5一体成型。

本实用新型适合在脆硬材料的圆柱料或方型料上加工中心孔，特别适合加工微小孔，薄壁孔以及大孔的套料加工，具有破损率低，生产效率高，钻头寿命长，尺寸精度高，内孔光洁度好的特点，本装置可以直接安装在仪表车床上使用，适合加工大批量的另件。

本实用新型在加工微小孔时无需高转速，只需2000r/min-4000r/min中等转速下即可快速加工，例如在钕铁硼磁性材料Φ1.5mm的圆柱料上加工Φ0.35mm，长8mm的孔，使用普通仪表车床，在转速为3200r/min的条件下，仅需一分钟即可完成钻孔的工作。