[发明专利]变维振动辅助钻削装置及轨迹产生方法

摘要

本发明公开了一种变维振动辅助钻削装置及其轨迹产生方法，属于数控加工领域。该装置由变幅杆、压电换能器、连接套筒、刀具安装结构、机床安装刀柄、滑环组成；装置通过机床安装刀柄与机床主轴连接，变幅杆采用1/4波长圆锥阶梯型复合变幅形式，压电换能器采用纵弯振动夹心形式，由压电陶瓷片、电极片、后端盖（反射罩）、绝缘垫片和预紧力螺栓组成，通过预紧力螺栓紧固连接。变幅杆和压电换能器通过预紧力螺栓相连接，并通过套筒和刀柄部分相连；滑环部分通过止动螺栓和套筒相连接，从而构成装置的整体结构。刀具固定在刀具安装结构上，通过压电换能器驱动信号的控制在刀尖位置产生一维、二维和三维椭圆轨迹输出；本发明具有装置简单、方便生成稳定的三维椭圆运动轨迹，可与数控加工机床直接集成进行辅助精密钻削加工。

主权项

1.一种变维振动辅助钻削装置，其特征在于：该振动辅助钻削装置包括套筒(6)、压电换能器(5)、变幅杆(8‑1)；上述压电换能器(5)布置在上述套筒(6)内；上述压电换能器(5)包括预紧力螺栓(5‑1)，以及布置于预紧力螺栓(5‑1)上的轴向压电陶瓷组、径向压电陶瓷组(5‑12)以及相应的电极片、绝缘垫片；轴向压电陶瓷组和径向压电陶瓷组之间设有用于隔绝轴向位移信号和径向位移信号、减小两者之间的耦合的中间垫块(5‑9)；预紧力螺栓(5‑1)还安装有用于反射声波、聚集能量，提高功率的后盖板(5‑3)；上述轴向压电陶瓷组即为Z方向压电陶瓷组(5‑6)；其中径向压电陶瓷组(5‑12)上具有X方向压电陶瓷区(5‑12‑1,5‑12‑2)和Y方向压电陶瓷区(5‑12‑3,5‑12‑4)；上述Z方向压电陶瓷组(5‑6)、径向压电陶瓷组(5‑12)的X方向压电区、Y方向压电区，三者输入信号均相对独立，不同的输入信号组合可以在刀具端产生不同维度的振动；上述变幅杆(8‑1)为整体结构，根据杆的波动方程,结合有限元仿真软件进行设计，采用1/4波长圆锥阶梯型复合变幅形式，依次由一段圆锥形柱和两段圆柱连接构成；上述套筒(6)下端连接变幅杆(8‑1)的大端；上述预紧力螺栓(5‑1)下端连接到变幅杆(8‑1)的大端中心；上述变幅杆(8‑1)下端安装有用于将刀具连接到变幅杆上的刀具连接机构；上述套筒(6)上端安装有用于将该振动辅助钻削装置连接到机床工作台的机床安装刀柄(1)；上述套筒(6)外侧安装有用于传递电信号的滑环(3)。