[发明专利]一种应用于手持式气动枪式钻的超声辅助钻孔装置

说明书

本发明公开了一种应用于手持式气动枪式钻的超声辅助钻孔装置，包括钻头、夹紧螺母、变幅杆、碳刷、保护外壳前端盖、保护外壳后端盖、保护外壳固定螺钉、集电环、固定套螺母、集电环固定套、固定套紧定螺钉、铜片Ⅰ、压电陶瓷Ⅰ、铜片Ⅱ、压电陶瓷Ⅱ、铜片Ⅲ、后盖板、垫圈、气钻。驱动主轴连接在变幅杆上，铜片Ⅰ、压电陶瓷Ⅰ、铜片Ⅱ、压电陶瓷Ⅱ、铜片Ⅲ以及后盖板固定在驱动主轴与变幅杆之间；集电环固定在后盖板上；保护外壳通过后端盖固定在气钻的前体盖上，保护外壳上开有方孔用来固定碳刷。超声辅助钻孔装置利用超声振动辅助钻削，减小了钻削时的切削力及切削温度；能够应用于航空叠层材料紧固件的高质量钻孔加工。

技术领域

本发明涉及一种超声振动钻孔技术领域，特别是涉及一种应用于手持式气动枪式钻的超声辅助钻孔装置。该超声振动钻孔装置适用于对碳纤维复合材料与钛合金叠层紧固件的精密钻孔加工。

背景技术

气钻是一种手持式气动工具，主要用于对金属构件的钻孔工作，尤其适用于薄壁壳体件和铝镁等轻合金构件上的钻孔工作，广泛应用于家电制造、房屋装修、汽车船舶制造、航空航天工业制造及维修行业，气钻的体积小，重量轻，噪音低，可根据作业程度自由控制转速。然而，气钻的转速低、控制精度较低，不适合切削加工深小孔，尤其是加工航空叠层材料，航空叠层材料主要是由碳纤维复合材料与钛合金板组成的，传统的气钻钻削航空叠层材料比较困难。

超声辅助钻孔就是在普通钻削的基础上增加一个周期性的振动使切削用量按某种规律变化，以达到改善切削性能的一种新颖的加工方法。传统的超声振动设备结构复杂，体积笨重，常用于各种机床或者加工中心上面，此类超声振动设备的便携性较差，限制了超声技术在手动工具中的应用。近年来复合材料与金属材料构成的叠层板材在飞机机翼和尾翼上的应用越来越广泛，而在飞机上该叠层构件的装配则需要钻削大量的铆接和螺纹连接孔，将超声加工技术和传统钻削技术进行结合，可获得良好的钻削效果；如可以降低切削力、提高加工精度、延长刀具使用寿命的优点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于手持式气动枪式钻的超声辅助钻孔装置，为飞机蒙皮装配现场中对碳纤维复合材料和钛合金叠层紧固件提供一种高质量、低成本钻孔加工方法。

本发明采用如下技术方案：一种应用于手持式气动枪式钻的超声辅助钻孔装置，包括钻头、枪式气钻，变幅杆、碳刷、保护外壳前端盖、保护外壳后端盖、集电环、铜片Ⅰ、压电陶瓷Ⅰ、铜片Ⅱ、压电陶瓷Ⅱ、铜片Ⅲ、驱动主轴、后盖板；

夹心式换能器包括变幅杆、铜片Ⅰ、压电陶瓷Ⅰ、铜片Ⅱ、压电陶瓷Ⅱ、铜片Ⅲ、后盖板；换能器供电部分包括集电环、保护外壳前端盖、保护外壳后端盖、碳刷；所述变幅杆、驱动主轴构成夹紧装置；所述钻头、变幅杆构成刀具夹持装置；

所述驱动主轴与变幅杆尾部转动连接，所述铜片Ⅰ、压电陶瓷Ⅰ、铜片Ⅱ、压电陶瓷Ⅱ、铜片Ⅲ、后盖板设于变幅杆、驱动主轴之间，所述钻头连接于变幅杆首端，所述集电环固定在后盖板上，所述碳刷固定安装在保护外壳前端盖，保护外壳前端盖于保护外壳后端盖相互配合连接，所述保护外壳后端盖固定连接在前体盖上，所述前体盖与枪体固定连接；

所述铜片Ⅰ、铜片Ⅱ、铜片Ⅲ与集电环电性连接，所述碳刷底部与集电环的铜环接触。

进一步的，所述变幅杆采用的结构为阶梯变幅杆，变幅杆的首端为小端，变幅杆的小端轴向中心为一圆台孔，变幅杆小端的外端为外螺纹段，变幅杆的尾端为大端，变幅杆大端的轴向中心为内螺纹孔，所述钻头通过夹紧螺母与圆台孔连接。

进一步的，所述驱动主轴的外部从一段到另一端为外螺纹段、小端光滑段，所述小端光滑段上依次套接有铜片Ⅰ、压电陶瓷Ⅰ、铜片Ⅱ、压电陶瓷Ⅱ、铜片Ⅲ、后盖板、垫圈，所述驱动主轴外螺纹段与所述变幅杆大端的内螺纹孔连接，所述垫圈装配于驱动主轴、后盖板之间。