[发明专利]复杂壳体深小孔超声波去毛刺工具及方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工工具，涉及一种复杂壳体深小孔超声波去毛刺工具及方法。

背景技术；

壳体零件与其他零件相比较，结构复杂，形位公差及加工精度要求高。一个壳体零件往往有几百个甚至上千个尺寸要求和大量直径、深度和精度要求不同的孔，深径比大于10的小孔占到了总数的30％以上。从加工工艺角度来看，加工工序繁多、周期长，加工后的毛刺位置特殊，尤其是各交叉孔处的毛刺，看不见，摸不着，去除难度大，如果去除不干净，将成为危险的工艺污染源，影响到零件的可靠性和寿命。

对于深孔的毛刺，目前，大多采用磨粒流和电化学的方法消除零件孔内毛刺，并取得一定的效果。但这两种方法都有局限性，磨粒流方法适合去除简单壳体、单一内孔零件的毛刺，对于复杂壳体零件，磨粒流在纵横交错孔系中的流向导引问题不好解决，也就不能处理好此类零件的各种孔内毛刺的去除问题。电化学去毛刺方法受电极的尺寸所限，只适合加工直径大于Φ3的内孔，加工后对零件的表面有腐蚀，不适合高精度的内孔和一些特殊材料(如钛合金)的零件的内孔毛刺去除，对环境也产生一定的污染。对于Φ3以下深小孔交叉部位去毛刺的研究很少，目前基本上还是处于手工处理毛刺的阶段，即：借助于冷光源、内窥镜的观察，用自治的手工工具(异型刮刀、锉刀、专用的研具等)去毛刺，劳动强度大，周期长，成本高、效率低，难以保证产品质量一致，不利于成批生产时的流水线作业和实现产品制造的柔性化，去毛刺过程中容易产生不应有的划痕，导致返工甚至报废，这都使零件的制造成本增加10％以上。

发明内容：

本发明的目的是提供一种制造成本低、质量好的复杂壳体深小孔超声波去毛刺工具及方法。本发明的技术解决方案是，工具由超声波发生器、换能器、变幅杆、连接法兰、传递杆和超硬磨料工具磨头组成，换能器置于超声波发生器和变幅杆之间，连接法兰一端是带螺纹孔的外六方结构，通过螺纹与变幅杆连接，连接法兰的另一端是圆柱段，其上有直孔，与连接杆的圆柱段间隙配合，连接法兰与传递杆相固定；传递杆和磨头是整体结构，超硬磨料工具磨头是球体形状，超硬磨料工具磨头的过渡圆弧段与连接杆的圆柱段合成为整体。连接法兰的圆柱段与连接杆的圆柱段间隙配合，其间隙的大小为0.02mm～0.03mm。工具的总长度(L)为：

L＝nλ+λ/2＝N/f+1/2f

其中：λ为振动波长

f为振动频率

n为完整周期波的个数

利用超声波发生器将50Hz交流电转化为超声频的机械振动，通过变幅杆在换能器和声负载之间进行阻抗匹配，将振幅放大，传递给传递杆，带动其上的超硬磨料工具磨头产生纵向振动。超硬磨料工具磨头球体与连接杆轴线方向垂直的方向相交点的机械振幅最大，连接法兰与连接杆连接处的振幅为零。本发明具有的优点效果：本发明基于超声波原理，针对复杂壳体零件上深小孔的技术要求，设计超声波超硬磨料去毛刺工具，使去毛刺超声磨头的超声频机械振动振幅最大，实现长径比大于20，直径小于Φ3深小孔毛刺快速、高质量的去除。该方法利用超声能量通过加工介质(磨料和加工工具)对零件进行加工的方法。本发明将50Hz交流电转化为超声频的机械振动，通过变幅杆将该振幅放大，传递给振动传递杆，带动其上的超硬磨料产生纵向振动，以很大的速度不断冲击被加工表面，产生极大的单位面积压力，使材料变形、破裂、成为无数微粒被切离下来，达到去除交叉孔毛刺的目的。与传统手工去毛刺和其它去毛刺相比，超声波去毛刺具有以下优势：可以加工手工刀具难以达到的部位；人为和环境的影响因素小，毛刺去除均匀、彻底，加工精度和加工质量易于保证和控制，毛刺去除程度一致，去毛刺部位的形状保持一致；适合加工复杂壳体零件中小孔径、大长径比的孔，尤其是Φ3以下的孔；加工时间短，加工效率提高50％～70％以上。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明连接法兰与传递杆和超硬磨料工具磨头结构示意图；

图3为本发明振动波形图。

具体实施方式