[发明专利]便携式振动辅助钻孔装置及制孔方法与加工信号检测方法

说明书

本发明公开了一种便携式振动辅助钻孔装置及制孔方法与加工信号检测方法，属于振动辅助钻削加工领域。该装置由包括外壳(1)、固定内壳（3）、移动内壳（5）、导电环（8）、振动单元（6）、刀具（6‑1）、电机（12）。本发明专利的优点：①采用压电陶瓷驱动方式，调节预紧力、后盖板和中间垫块的尺寸可以调整装置的振动频率，从而获得优良的钻削性能；②可实时监测钻削过程中转速、进给和制孔数量，实现智能化加工，减小了人为因素给加工质量带来的不良影响；③采用移动内壳结构，消除了非加工过程中的干扰信号，信号检测更加准确；④采用通用刀具安装结构，可以实现快速换刀，在实际应用中简便易行。

技术领域

本发明属于振动辅助钻削加工领域，特别涉及便携式振动辅助钻孔装置及制孔方法与加工信号检测方法领域。

背景技术

目前，手钻制孔广泛应用于航空、航天等领域，用于解决自动化钻孔设备难以达到的区域的制孔问题，然而传统机械制孔存在诸多问题，如发热严重、切削力过大、刀具磨损较快等。在难加工材料的制孔方面传统机械制孔存在加工质量差、加工效率低等难题。相关研究表明振动辅助切削加工在降低切削力、提高加工质量、延长刀具寿命等方面具有明显的优势,因此本文将振动与传统手钻结合起来，形成一套便携式振动辅助钻削装置。

此外现有的手钻大多数无法定量检测转速、进给等加工参数，工作过程中全凭操作人员手感，这将造成加工的孔质量参差不齐，加工精度无法得到满足。为了克服现有技术的不足，解决目前手钻加工中人为因素对加工质量影响较大的难题，设计便携式振动辅助钻削装置及制孔方法与加工信号检测方法。该装置通过法兰盘将振动单元固定在导电环上，通过导电环将电信号传输到振动单元中进而实现振动辅助钻削，基于检测齿轮、转速传感器、位移传感器、压电陶瓷计数器和PLC，可在钻孔过程中实时检测加工参数并将加工状态在屏幕中显示出来，实现更加精确的制孔加工。此外，该装置具有通用刀具安装结构，换刀方便，适用于多种尺寸孔的加工。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种便携式振动辅助钻孔装置及制孔方法与加工信号检测方法，可解决振动辅助钻削和智能化钻削的问题。

一种便携振动辅助钻削装置，其特征在于:包括外壳、固定内壳、移动内壳、导电环、振动单元、刀具、电机；上述固定内壳固定安装于外壳内，移动内壳通过轴向导轨安装于固定内壳内；上述电机固定安装于移动内壳中；该电机前端为第一输出轴，后端为第二输出轴；上述刀具安装于振动单元的前端；振动单元的前半部分伸出移动内壳，后半部分位于移动内壳内；上述导电环安装于振动单元的后半部分外侧；导电环由外侧的导电环定子和内侧的导电环转子组成；导电环定子与移动内壳固定连接；导电环转子通过轴承支撑于移动内壳内，并与振动单元和第一输出轴连接旋转；第二输出轴上安装有电刷滑环和检测齿轮；移动内壳在与电刷滑环部分对应的位置安装有电刷的碳刷部分，在与检测齿轮对应的位置安装有转速传感器；移动内壳底部和固定内壳底部之间安装有弹簧,还安装有压电陶瓷；该装置还包括安装于外壳前端的位移传感器；还包括运算处理单元、显示单元、无极调速单元、电源；上述转速传感器、压电元件、位移传感器与运算处理单元输入端相连,显示单元与运算处理单元输出端相连。.

所述的便携振动辅助钻削装置的振动辅助制孔方法，其特征在于包括以下过程：按下无极调速单元开关，电机电路导通，电机旋转并带动导电环转子运动，固结在导电环转子上的振动单元及刀具也一并旋转，操作人员通过手持外壳实现钻削进给；其钻削过程中刀具的振动运动是通过振动单元产生；当电源信号传输到导电环定子的信号入线端，导电环定子通过内部电刷将信号传给导电环转子，导电环转子信号出线端连接振动单元的信号输入端。