[实用新型]超声振动复合钻削装置

说明书

本实用新型涉及一种超声振动复合钻削装置，包括安装在机床主体上的机床主轴和滑轨，所述滑轨上安装有工件夹具，还包括第一超声振动系统和第二超声振动系统，所述第一超声振动系统安装在机床主轴与刀具之间，用于对刀具提供轴向振动；所述第二超声振动系统与工件夹具相连接，用于对工件提供纵向振动，刀具产生的轴向振动与工件产生的纵向振动相耦合，形成复合的钻削轨迹。本实用新型设计合理，在原有的普通钻削的基础上，利用两个超声振动系统分别为刀具和工件提供振动，同时刀具和工件的振动方向相垂直，可耦合得到复合钻削轨迹；并通过控制振幅以及频率实现对振动轨迹的精确控制，进而改善钻孔的加工质量。

技术领域：

本实用新型涉及一种超声振动复合钻削装置。

背景技术：

自1954年日本宇都宫大学隈部淳一郎教授提出振动钻削理论以来，各国学者对振动钻削进行了大量理论研究和试验分析，已取得了许多有价值的研究成果并应用于加工领域。它的原理是：由于切削刃与工件的周期性分离，使切削力成为脉冲力，从而在钻削过程中出现钻头的位移并不随时间发生变化的静止化效果和脉冲切削力使钻头抵抗弯曲变形能力提高的刚性化效果。振动钻削能有效改善切削刃的加工情况，可以降低切削力、切削温度、减小刀具磨损、改变切屑形状，改善钻孔精度和表面粗糙度，有助于解决难加工材料的钻孔问题。

超声振动钻削技术属于振动钻削的一种。按振动性质的不同可以分为自激振动钻削和强迫振动钻削；按振动方向的不同可以分为轴向振动钻削、扭转振动钻削以及轴向扭转振动钻削；从振源的不同可以分为工件振动和刀具振动两种形式。

目前，随着各种合金材料、复合材料的广泛应用以及孔加工质量要求的提高，超声振动钻削的复合加工方式也得到了广泛的研究，同时超声振动钻削中轨迹对加工质量的影响也得到了重视。研究表明，复合超声振动钻削相比于单一的超声振动钻削（纵向振动、扭转振动钻削），对钻削性能改善的更为明显。但对于超声振动钻削的复合加工方式的研究中，主要是通过变幅杆的设计（如在变幅杆上开一个斜槽）来改变钻削的轨迹，这一方法的缺点在于生成的轨迹局限于所设计的变幅杆，不能精确控制生成的轨迹。

实用新型内容：

本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超声振动复合钻削装置，设计合理，提高钻削轨迹的控制精度。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种超声振动复合钻削装置，包括安装在机床主体上的机床主轴和滑轨，所述滑轨上安装有工件夹具，还包括第一超声振动系统和第二超声振动系统，所述第一超声振动系统安装在机床主轴与刀具之间，用于对刀具提供轴向振动；所述第二超声振动系统与工件夹具相连接，用于对工件提供纵向振动，刀具产生的轴向振动与工件产生的纵向振动相耦合，形成复合的钻削轨迹。

进一步的，还包括超声波发生组件，所述超声波发生组件用于为第一超声振动系统和第二超声振动系统输入频率相同且具有相位差的正弦激励信号。

进一步的，所述第一超声振动系统包括锥度刀柄、变幅杆、旋转供电滑环以及第一夹心式换能器，所述锥度刀柄的上端通过拉钉安装在机床主轴上；所述变幅杆的上端与锥度刀柄的下端固定连接，变幅杆的下端与刀具相螺接；所述第一夹心式换能器安装在锥度刀柄的内部；所述旋转供电滑环可转动的套设在锥度刀柄外侧并用于对第一夹心式换能器传输电信号。

进一步的，所述旋转供电滑环通过超声电缆与超声电控柜连接，所述超声电控柜与超声波发生组件相连接；所述旋转供电滑环的内侧设有固定套设在锥度刀柄外侧的绝缘套筒，所述绝缘套筒的外侧壁设有用于与旋转供电滑环的电刷相接触的集流环，所述集流环通过导线与第一夹心式换能器相连接。

进一步的，所述第二超声振动系统包括第二夹心式换能器和导波线，所述第二夹心式换能器与超声波发生组件相连接；所述导波线水平设置，导波线的一端与第二夹心式换能器相连接、另一端与工件夹具相连接。