[发明专利]一种基于超声振动辅助气钻

说明书

技术领域

本发明属于超声振动应用技术领域，具体地说,涉及一种基于超声振动的辅助气钻。

背景技术

气钻是一种手持式气动加工工具，主要用于对金属构件的钻孔加工，尤其适用于薄壁壳体和铝镁等轻合金构件的钻孔作业。广泛应用于汽车、船舶、航空、航天工业制造以及家电制造行业。目前主要应用的气钻有:手枪式气钻、直柄式气钻、弯头气钻、埋头气钻、螺旋进给气钻。气钻的优点是可接受连续的气信号，输出直线位移和角位移；移动速度大；可靠性高；检修维护方便，对环境的适应性好；输出功率较大，有防爆功能。然而，气钻的控制精度较低，噪声大，不适宜加工深小孔，不适宜加工钛合金等难加工材料。现有技术的不足制约了气钻的广泛应用。超声技术的发展给气钻性能的提高带来新的契机。将超声加工技术和传统钻削技术有机结合形成新型的超声振动辅助钻削技术。超声振动辅助钻削突破了传统孔加工的连续切削机理，可获得良好的钻削效果,并且能提高钻孔尺寸精度和形位精度、降低孔壁表面粗糙度，改善难加工材料的切削能力等。

发明内容

为避免现有技术的不足，本发明提出一种基于超声振动的辅助气钻,通过将超声振动应用于传统气钻上，形成由超声振动和传统钻削机械运动有机结合而成的复合加工方式；突破了传统钻削加工的连续切削机理，提高了加工效率，有效地降低了加工噪声和改善操作人员作业状况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括连接外罩、导电滑环外环、导电滑环内环、导电滑环固定螺栓、换能机构后盖板、压电陶瓷片、厚电极、绝缘套、预紧螺栓、超声变幅杆、弹簧夹头、夹头螺母，超声变幅杆位于连接外罩的前部，导电滑环外环与导电滑环内环套装，导电滑环内环与连接外罩通过四个径向连接螺栓固定连接，连接外罩与超声变幅杆通过外罩连接螺栓连接；

所述连接外罩为圆筒结构，一端部中心有向内凹的莫氏锥度孔，另一端部设有法兰盘，法兰盘上均布有螺孔，侧壁周向均布有螺孔与导电滑环内环周向均布的四个螺孔配合安装；

所述换能机构后盖板为圆柱形结构，中间轴向有螺纹通孔，预紧螺栓依次穿过换能机构后盖板、绝缘套与超声变幅杆固连；所述厚电极为圆环状结构，周向侧面上设有两个对称的凸块,厚电极位于两片压电陶瓷片之间，且与压电陶瓷片同轴固定在绝缘套上；

所述超声变幅杆为圆锥台形，前部有一圆柱段，圆柱前端设有外螺纹，端部轴心内凹锥形空腔，弹簧夹头固定在端部锥形空腔内装夹钻头；夹头螺母将钻头与弹簧夹头紧固在超声变幅机构前端，后端法兰盘上均布有六个螺孔与连接外罩上的法兰盘螺孔配合安装。

连接外罩、换能机构后盖板、超声变幅杆同轴安装。

有益效果

本发明提出的一种基于超声振动的辅助气钻，通过将超声振动应用于传统气钻上，形成由超声振动和传统钻削机械运动有机结合成的复合加工方式；突破了传统钻削加工的连续切削机理，取得良好的加工效果。超声换能器通过超声变幅机构安装在连接外罩上，超声变幅机构前端固定安装钻头装夹机构。由于利用超声振动辅助钻削，突破了传统的连续钻削机理，减少钻削平均钻削力，使手持钻孔更加舒适，可以改善难加工材料的切削性能，使钻削加工应用更为广泛；钻头的超声振动有利于断屑及排屑，从而降低孔壁表面粗糙度、减少出口毛刺，提高孔加工质量；超声振动的不连续钻削加工能够减少由于引偏累计而导致的形位精度，提高孔尺寸精度；超声振动辅助钻削降低了平均钻削力，切屑排出顺利带走了大量热量，降低刀具的温度，减轻了刀具的磨损，利于延长刀具的使用寿命；超声振动辅助钻削有效降低钻削加工的噪音，改善了操作人员作业环境。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种基于超声振动的辅助气钻作进一步的详细描述。

图1为本发明基于超声振动的辅助气钻示意图。

图2为本发明基于超声振动的辅助气钻装配爆炸图。

图3为本发明基于超声振动的辅助气钻剖视图。

图4为本发明的导电滑环示意图。

图5为本发明的连接外罩示意图。

图6为本发明的连接外罩剖视图。

图7为本发明的超声换能器示意图。

图8为本发明的超声换能器装配爆炸图。

图9为本发明的厚电极示意图。

图10为本发明的超声变幅杆示意图。

图11为本发明的超声变幅杆剖视图。

图中: