[发明专利]电磁声多场复合辅助钻削微小深孔的方法及装置

说明书

本发明涉及一种电磁声多场复合辅助钻削微小深孔的方法及装置，所述装置包括超声振动刀柄、超声波发生器、磁场辅助加工系统、铜电极、绝缘垫块和脉冲电源，针对微小深孔钻削加工的特点，本发明利用脉冲电场、脉冲磁场和超声振动的耦合作用来辅助加工，能够大幅改善断屑、排屑性能，降低钻削力和刀具磨损，延长刀具使用寿命，提高微小深孔的尺寸精度、形位精度和孔壁质量，实现难加工材料微小深孔的精密加工。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种电磁声多场复合辅助钻削微小深孔的方法及装置。

背景技术

随着先进制造业的快速发展，工业产品逐渐趋于微型化，微小深孔零件被越来越广泛地应用在航空、航天、电子、精密仪器等重要领域。这些微小深孔零件较多服役于高温、高寒、高应力等场合，一般采用不锈钢、高强度钢、钛合金等难加工材料制成。微细钻削加工技术是加工微小深孔的一种有效方法，具有可加工材料范围广、加工成本低、加工质量高等优点。然而，在微小深孔钻削过程中，高长径比微细钻削刀具的刚度相对较低，入钻过程中容易产生滑移和偏斜现象，导致被加工孔的形状和尺寸精度降低，同时易引起刀具发生弯曲和扭曲变形导致刀具断裂；此外，加工微小深孔的微细钻头螺旋槽浅且排屑路径较长，切屑容易滞留和堵塞，导致切屑与孔壁表面刮擦严重，影响微小深孔加工质量，同时使钻头受力急剧增大，加快微细钻削刀具的磨破损，降低微小深孔加工精度与刀具使用寿命。针对于上述问题，传统的单一加工方式已不能满足微小深孔高质量、高效率的加工需求，需要改进传统钻削工艺，探索新的复合钻削加工方法及装置来实现微小深孔的精密加工。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种电磁声多场复合辅助钻削微小深孔的方法及装置，针对微小深孔钻削加工的特点，利用脉冲电场、脉冲磁场和超声振动的耦合作用来辅助加工，能够大幅改善断屑、排屑性能，降低钻削力和刀具磨损，延长刀具使用寿命，提高微小深孔的尺寸精度、形位精度和孔壁质量，实现难加工材料微小深孔的精密加工。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：电磁声多场复合辅助钻削微小深孔的装置，包括超声振动刀柄、超声波发生器、磁场辅助加工系统、铜电极、绝缘垫块、脉冲电源。

所述超声振动刀柄通过气动夹紧方式与机床主轴系统连接，超声振动刀柄底部夹持钻削刀具，超声波发生器接通后使超声振动刀柄产生高频振动并带动钻削刀具实现纵向往复振动。

所述磁场辅助加工系统包括两套电磁铁、两个磁极、励磁电源、两套升降机构、底座，两个磁极分别装接在两套电磁铁上，两套电磁铁的线圈通过导线与励磁电源连接，励磁电源接通后使两磁极中心区域产生脉冲磁场；两套电磁铁分别固定在两套升降机构上，两套升降机构对称固接在底座上，实现两套电磁铁沿升降机构螺杆的纵向移动；该磁场辅助加工系统的底座装设在机床工作台上，使机床工作台带动磁场辅助加工系统做往复进给运动。

所述铜电极对称固定在工件两侧，脉冲电源的正极和负极通过导线分别与工件两侧的铜电极连接，工件下方设有绝缘垫块，工件与绝缘垫块一起安装在磁场辅助加工系统的底座上。

所述超声发生器可以调节超声振动的频率和振幅；所述励磁电源可以调节脉冲磁场的强度和频率；所述脉冲电源可以调节脉冲电场的电压、频率和脉冲间隔。

一种电磁声多场复合辅助钻削微小深孔的方法，包括以下步骤：

步骤一、将钻削刀具装夹在超声振动刀柄上，将超声振动刀柄安装到机床主轴系统上，连接超声波发生器和超声振动刀柄。

步骤二、将磁场辅助加工系统安装到机床工作台上，电接两套电磁铁和励磁电源。

步骤三、将工件与绝缘垫块连接，并一起固定到磁场辅助加工系统的底座上，调整安装位置确保工件上的加工区域处于两磁极中间位置。

步骤四、将铜电极对称安装在工件两侧，电接铜电极和脉冲电源的正负极。