[发明专利]一种复频数控超声加工方法及辅助装置和加工钻床

说明书

本发明涉及数控超声加工相关技术领域，具体是一种复频数控超声加工方法及辅助装置、加工钻床。加工方法：在刀具进入工件表面或离开工件表面时，利用夹持装置将自由质量块夹紧；在刀具加工工件内部时，松开夹持装置以使自由质量块自由振动。辅助装置：用以实现上述加工方法，包括两个夹爪组件，每个夹爪组件皆包括套装在转轴上的齿轮、第一连杆、第二连杆及爪瓣，所述爪瓣的一端设置为夹持部，两个夹爪组件的齿轮分别套在两根转轴上且相互啮合，两个齿轮啮合传动带动两个爪瓣的夹持部相互靠近以夹紧自由质量块或相互远离以松开自由质量块。加工钻床：安装有上述辅助装置，不但能够提高加工效率，还能消除崩边现象，提高表面质量。

技术领域

本发明涉及数控超声加工相关技术领域，具体是一种复频数控超声加工方法及辅助装置、加工钻床。

背景技术

数控超声加工是将超声加工技术应用到数控机床上，使得刀具相对工件作不规则运动，使工件精度得以进一步提高。现有为了提高超声加工的效率，采用了自由质量块，在加工过程中使之自由振动，从而在高频率（20KHZ）的加工基础上引入了一个低频率大振幅（4KHZ左右）的振动，形成复频超声加工，产生频率耦合进而提高加工效率。例如，图1所示为复频数控超声深孔加工的装置，包括工作台，工作台设有X向进给机构和Y向进给机构，工作台的上表面固定有超声换能器，超声换能器连接有超声发生器，超声换能器的上表面螺栓固定有变幅杆，变幅杆的上表面螺纹拧装有钻杆，钻杆的下部分设有直径较小的阶梯轴用以间隙套装自由质量块，钻杆的顶端设有钻头；还包括设置在机床的Z向进给机构上的加工台，待加工件装夹在所述加工台上，钻头穿过加工台对待加工件由下向上进行钻孔加工。但是，因为硬脆材料的加工机理导致在钻头进入工件表面时为疲劳裂纹的扩展，材料掉落；而钻头出加工工件表面时为宏观的受力变形导致崩碎。所以，复频超声数控加工过程中，刀具出入加工材料表面时会出现崩边现象，从而大大降低了超声加工的表面质量，无法适应现阶段的加工需求。

发明内容

本发明旨在解决现有复频数控超声加工机床在刀具出入工件表面时易出现崩边现象，导致表面质量差的技术问题。为此，本发明提出一种复频数控超声加工方法及辅助装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种复频数控超声加工方法，在刀具进入工件表面或离开工件表面时，利用夹持装置将自由质量块夹紧，去除所耦合的低频大振幅的振动，从而实现单一频率的加工，提高加工质量，解决崩边问题；在刀具加工工件内部时，松开夹持装置以使自由质量块自由振动，耦合一个低频率大振幅的振动从而提高加工效率。

一种用以实现上述方法的辅助装置，包括相对机床固定设置的支撑架，所述支撑架竖直布置且其上固定有水平设置的安装板，所述安装板上竖直安装有两根转轴且其中一根转轴被驱动旋转；还包括两个对称且相对设置的夹爪组件，每个夹爪组件皆包括过盈套装在转轴上的齿轮，所述齿轮固连或一体成型有第一连杆，所述第一连杆铰接有长条状的爪瓣，所述爪瓣的一端设置为用以夹持自由质量块的夹持部，夹爪组件还包括第二连杆，所述第二连杆的一端铰接在安装板上、另一端铰接在爪瓣上，且第二连杆与第一连杆平行；两个夹爪组件的齿轮分别套在两根转轴上且相互啮合，两个齿轮啮合传动带动两个爪瓣的夹持部相互靠近以夹紧自由质量块或相互远离以松开自由质量块。

一种复频数控超声加工机床，包括工作台，工作台设有X向进给机构和Y向进给机构，工作台的上表面固定有超声换能器，超声换能器连接有超声发生器，超声换能器的上表面螺栓固定有变幅杆，变幅杆的上表面螺纹拧装有竖直布置的钻杆，钻杆的下部分设有直径较小的阶梯轴用以间隙套装自由质量块，钻杆的顶端设有钻头；还包括设置在机床的Z向进给机构上的加工台，待加工件装夹在所述加工台上，钻头穿过加工台对待加工件由下向上进行钻孔加工；还包括上述的辅助装置。

本发明的有益效果是：