[发明专利]一种超声波磁流变振动钻削装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波振动钻削装置，尤其是涉及一种超声波与磁流变液相结合复合加工硬脆材料小孔的装置。

背景技术

钻削是金属切削中最常用的加工工艺，振动钻削是振动切削的一个分支，有轴向振动、扭转振动和复合振动钻削三种形式，轴向振动易于实现、工艺效果好，在振动切削中处于主导地位。超声波振动加工是加工各种硬脆材料的非传统工艺方法，它是利用悬浮磨料对工件的撞击作用和工作液的空化作用去除工件上多余的材料，而且不会损害工件表面，所以是加工硬脆材料的理想方法。然而，目前的超声波振动加工方式是利用形状拷贝原理，将工具的形状复制到工件上，在加工过程中，切屑常常堆积在所加工部位的周边，一方面降低加工质量，另一方面随着加工的进行，加工效率不断降低。因此，提出一种超声波振动与磁流变液相结合复合加工硬脆材料小孔的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是利用磁流变液的磁性特性，提出一种保证磁性颗粒始终处于刀尖周围的一种超声波磁流变振动钻削装置，实现硬脆材料孔径最小达几十微米，长径比达10的小孔高效精加工。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超声波磁流变振动钻削装置，包括床身、底座、工作台、主轴系统、刀具，其特征在于：主轴系统连接换能器，换能器的输出端与锥形变幅杆的输入端相连，锥形变幅杆的输出端采用莫氏锥柄形式与刀具相配合，工作台上面设有辅助电极，工件在辅助电极上面，工件上面设一挡圈，圆挡内设有磁流变液颗粒和磨粒。

在刀具外套有锥形刀套，刀套通过锥面上的螺纹与变幅杆固定连接。

磁流变液颗粒为羟基铁粉，磨粒为碳化硅颗粒。

本发明换能器与刀具一起回转并提供刀具上下轴向振动所需的能量，刀具和辅助电极作为电极两极，工件处于两者之间，当通电时，由于磁场作用，使得磁流变液颗粒向刀具与工件之间的间隙流动，加工产生的切屑远离加工表面，磁流变液颗粒呈链状排列，有利于保护磨粒始终与刀具和工件加工表面接触，控制磁流变液颗粒始终处于刀具的刀尖处，产生的切屑就要远离刀尖位置，这样始终保持刀尖与工件加工表面之间无切屑或少切屑，进而提高工件的加工精度和加工表面质量。

附图说明

图1是超声波磁流变振动钻削装置示意图；

图2是图1中Ⅰ的放大图；

图3是超声波磁流变振动钻削原理图。

具体实施方式

参照图1、图2、图3，本发明包括床身1、底座2、工作台3、主轴系统9、刀具6，主轴系统连接换能器8，换能器的输出端与锥形变幅杆7的输入端相连，锥形变幅杆的输出端采用莫氏锥柄形式与刀具的刀套10相配合，工作台上面设有辅助电极5，工件4在辅助电极上面，工件上面设一挡圈13，圆挡内设有羟基铁粉11和碳化硅颗粒12，刀具的刀尖处有金刚石涂层14。

工作原理：当通电时，由于磁场作用，使得羟基铁粉向刀具与工件之间的间隙流动，加工产生的切屑远离加工表面，磁流变液的羟基铁粉呈链状排列，有利于保护碳化硅颗粒始终与刀具和工件加工表面接触，控制羟基铁粉始终处于刀尖处，产生的切屑就要远离刀尖位置，这样始终保持刀尖与工件加工表面之间无切屑或少切屑，进而提高工件的加工精度和加工表面质量。