[发明专利]一种复合振动钻床

说明书

本发明涉及一种复合振动钻床，包括低频轴向振动装置以及超声扭转振动装置；低频轴向振动装置包括气泵、振动壳体、轴套、低频振子和电动机，低频振子与电动机连接，气泵通过振动壳体外壳上的进气口将压力气体通入轴套上的进气槽，再由进气槽上的进气孔将压力气体通入低频振子上的上移槽或下移槽，推动低频振子产生轴向移动，实现工件的低频轴向振动。超声扭转振动装置包括超声振动控制器、超声扭转振动刀柄和夹心扭转振动换能器以及变幅杆，夹心扭转振动换能器将超声振动控制器产生的电振荡信号转化为超声扭转振动，经变幅杆放大后传递给钻头，实现钻头的超声扭转振动。本发明的复合振动钻床，可以加工难切削材料和脆硬性材料以及叠层材料。

技术领域

本发明属于复合振动钻削设备技术领域，涉及一种复合振动钻床，特别涉及一种超声扭转与低频轴向复合振动的钻床。

背景技术

70年代中期，在人们发现了振动钻削具有的一些优良工艺效果之后，为寻求科学的支持，国内外一些学者开始从理论上对振动钻削的机理与特性进行探索，主要对振动钻削的动态角度理论、振动短屑理论、脉冲能量和应力集中理论等进行了分析研究。

振动钻削是建立在振动理论和切削理论等理论基础上的新颖的钻削加工方法，与普通钻削的根本区别是钻孔的过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。振动方式有三种，即轴向振动(振动方向与钻头轴线方向相同)、扭转振动(振动方向与钻头旋转方向相同)和复合振动(轴向振动与扭转振动叠加)。其中轴向振动易于实现，工艺效果明显，是在振动钻削中占重要位置的振动方式。振动的激励方法主要有超声波振动、机械振动、液压振动和电磁振动，其中超声波振动通常在16Hz以上，所以也称为高频率振动钻削，低频振动钻削的振动频率一般在数百赫兹左右。

振动钻削改变了传统钻削的机理，在振动钻削过程中，当主切屑刃与工件不分离，切削速度和方向等参数产生周期性变化，当主切削刃与工件时切时离，切削过程变成了脉冲式的断续切削。当振动参数、进给量和主轴转速等选择合理时，能够明显提高钻入定位精度、孔的表面粗糙度、尺寸精度、降低出口毛刺和延长钻头寿命。

加工材料通常包括高温合金、高强钢、陶瓷材料等。这些材料一般都具有相同的特征，大多数都是硬度很高，强度高，很难受到磨损，抗氧化能力强，以及能够很好的耐腐蚀，耐热性高。正是由于这些优点，这些材料被广泛地应用到机械、国防、航空或者工业等各种领域。但也正因为其较高的硬度和自身的脆性，这些材料在加工过程中在很大程度上会损害原材料的价值，不能发挥其自身的最大效益。有研究表明，超声加工技术可以降低切削与加工带来的损伤，从而减少刀具的磨损量，也能在一定程度上降低脆性材料的破损程度，此外对于材料表面微裂纹的产生也有一定的减少作用，并且超声波加工技术，能够提升加工质量和效率。

难加工材料如碳纤维、不锈钢、钛合金等，这些材料的特点是抗腐蚀性好、热导率高、热强度高、弹性模量小的特点，广泛用于航空航天、船舶舰艇、冶金、医疗等领域。难加工材料在加工过程中尤其是钻孔等加工时，切削温度高，冷硬现象严重，单位面积切削力大，刀具磨损严重。如何有效地对钛合金等难加工材料钻孔一直是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种复合振动钻床。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种复合振动钻床，包括机体、主轴、钻头、底座、支撑板和位于支撑板上方的工作台，还包括设置在支撑板和工作台之间的低频轴向振动装置以及与主轴相连的超声扭转振动装置，超声扭转振动装置用于控制钻头扭转振动。

作为优选的技术方案：