[发明专利]基于压电陶瓷材料纠偏的深孔加工用枪钻及纠偏方法

权利要求书

1.一种基于压电陶瓷材料纠偏的深孔加工用枪钻，其特征在于，压电枪钻包括压电钻头和压电钻杆；

所述压电钻头上焊接有弧形实体，安装有圆柱状压电陶瓷，所述圆柱状压电陶瓷上平面黏附有硬质合金保护层并与孔壁形成过盈配合，通过施加外部电压使之发生径向变形，与待加工孔壁相挤压，将偏斜的钻头推回正确位置；

所述压电钻杆前端侧面上安装有两个长条型瓦状压电陶瓷，所述长条型瓦状压电陶瓷用于检测轴线偏斜导致钻杆弯曲时产生的轴向应力所引起的电压变化；

所述枪钻周向上设有V形槽，所述压电钻头包括弧形实体，弧形实体与压电钻头的V形槽焊接，与钻头部分周向形成完整的回转结构，所述回转结构上均布三个圆柱状压电陶瓷；

两个所述瓦状压电陶瓷呈周向角度差90°安装，其中一个瓦状压电陶瓷与V形槽的一侧呈90°安装；

待加工孔径为D，所述压电钻头的公称直径为(0.96～0.98)D，压电钻头长度为30～40mm，V形槽10开角110°，所述压电钻杆直径为(0.94～0.96)D，压电钻杆的壁厚为0.12D，钻杆长度根据孔径大小选取；

所述弧形实体的弧形角与V形槽的开角一致，弧形实体的外径与压电钻头的公称直径一致，弧形实体的径向厚度为2～3mm，轴向长度为2～3mm，弧形实体的材料为YG8硬质合金，弧形实体中性截面距离压电钻头尾部20～30mm，焊接于钻头上；

所述弧形实体和压电钻头上安装圆柱状压电陶瓷的位置开设有圆柱形盲孔槽，圆柱形盲孔槽的一侧加工有用于布置导线的导线槽和弧形槽，压电钻头上加工有延伸至钻头尾部的钻头导线槽，用于与钻杆对接；

所述压电钻杆安装瓦状压电陶瓷的位置加工有瓦状凹槽和深导线槽、浅导线槽；

瓦状凹槽的圆弧角为15°～20°，径向尺寸不超过1.5mm，轴向长度为15～20mm；

所述深导线槽的深度为浅导线槽的1.5～2倍，深导线槽设置在瓦状凹槽的后部且延伸至钻杆尾部用于布置导线，所述浅导线槽与钻头导线槽连接并延伸至钻杆尾部；

所述瓦状压电陶瓷的下平面电势接地；

所述圆柱状压电陶瓷上平面粘附硬质合金保护层，所述硬质合金保护层的材料为YG8，边缘作圆角处理；带有硬质合金保护层的圆柱状压电陶瓷超出压电钻头外圆面的尺寸大于孔壁与压电钻头的间隙值0.001～0.002mm，构成形式上的过盈配合。

2.一种利用权利要求1所述的枪钻进行钻孔加工的纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：加工时，压电枪钻体作进给运动，工件作回转运动，当深孔轴线发生偏斜时，钻杆向某方向弯曲，安装于钻杆前端的两个角度差90°的瓦状压电陶瓷发生弯曲，在轴向上产生应力，根据压电材料的横向压电效应，瓦状压电陶瓷的上下平面产生电压差，通过导线连接外部电压放大器进行信号采集，分析可得轴线的偏斜方向和大小；

步骤(2)：在检测出轴线偏斜方向和大小的基础上，通过外部电压放大器，向钻头处的圆柱状压电陶瓷施加相应大小的电压值，使其发生径向变形，通过硬质合金层与孔壁的挤压作用，将钻头推回正确的位置上去，实现在线测偏与实时纠偏的动态结合。