[实用新型]一种复合振动钻削装置

权利要求书

1.一种复合振动钻削装置，其特征是：由机床本体，作为机床附件用于驱动刀具实现超 声扭转振动的超声扭转振动系统，作为机床附件用于驱动工件实现频率为10-2000Hz、振幅 为1-10μm的低频轴向振动的低频轴向振动系统三部分组成；

所述低频轴向振动系统由低频振动控制器(14)、压电振动工作台(9)及连接两者的导 线(13)组成；其中压电振动工作台(9)包括振动台壳体(9-2)、设置在振动台壳体上端的工 作台面(9-5)及设置在振动台壳体下端的底座(9-8)，所述工作台面(9-5)与下端LM中心轴 (9-4)相结合为一体，LM中心轴设置在振动台壳体内并通过直线轴承(9-3)与振动台壳体相 结合；所述底座(9-8)上端设有压电致动器(9-1)，所述压电致动器设置在振动台壳体(9-2) 内且上端与LM中心轴(9-4)连接；所述压电致动器通过导线(13)与低频振动控制器(14)连 接，接收低频振动控制器提供的一定波形和幅值的交变电信号，带动LM中心轴(9-4)和工作 台面(9-5)形成相对于振动台壳体(9-2)的频率为10-2000Hz、振幅为1-10μm的低频轴向振 动；且所述工作台面与振动台壳体间通过防转销(9-7)进行两者间相互扭转位移的限定；

所述低频轴向振动系统的底座(9-8)安装在机床工作台(10)上，与通过锥度刀柄(18) 安装在机床主轴锥孔内的超声扭转振动系统结合，在机床自身的转速和进给量设置基础 上，进行工件的低频轴向振动和钻头的超声扭转振动相结合的复合振动钻削加工。

2.根据权利要求1所述的复合振动钻削装置，其特征是：所述压电致动器(9-1)与低频 振动控制器(14)以及带动工件形成的振动量符合以下公式：

ΔL＝(WU-F)/K_p

其中，△L—压电致动器输出的位移量；

W－压电致动器的力因数，N/v；

U－低频振动控制器输出给压电致动器的驱动电压；

F－工件传递给压电致动器的静态载荷；

K_p－压电致动器的刚度，N/m；

在准静态频宽，即谐振频率的三分之一内，振动频率与交变电压的频率相同，压电致动 器的输出位移量△L与驱动电压U成线性关系。

3.根据权利要求1所述的复合振动钻削装置，其特征是：所述压电致动器(9-1)的固定 端通过螺钉安装在底座(9-8)中心位置，振动输出端通过螺纹旋合结构与LM中心轴(9-4)的 下端连接。

4.根据权利要求1所述的复合振动钻削装置，其特征是：所述直线轴承(9-3)通过过盈 配合安装于振动台壳体(9-2)中间孔的上部，引导、限位及支撑LM中心轴(9-4)。

5.根据权利要求1所述的复合振动钻削装置，其特征是：所述防转销(9-7)通过一端的 螺纹结构固定在振动台壳体(9-2)的上端面，另一端的圆柱结构与工作台面(9-5)的U型槽 (9-6)间隙配合。

6.根据权利要求1所述的复合振动钻削装置，其特征是：所述超声扭转振动系统包括超 声扭振电控柜(12)、超声扭转振动刀柄，所述超声扭转振动刀柄通过锥度刀柄(18)与机床 主轴锥孔配合，并借助拉钉(19)的牵引作用安装在机床主轴上；超声扭转振动刀柄上的电 滑环(5)通过超声电缆(11)与超声扭振电控柜(12)连接，接收电振荡信号；所述电滑环(5) 通过刀柄固定环(2)和连接杆(3)与机床的主轴套筒(1)相对固定；电滑环的电刷(5-3)与套 装在超声扭转振动刀柄上的集流环(20)紧密接触，集流环(20)和设置在超声扭转振动刀柄 内的扭转振动夹心式换能器(17)的电极片(17-3)之间通过导线连接，从而将电振荡信号转 换为超声扭转振动；所述超声扭转振动刀柄的下段设置为与换能器(17)连接的变幅转轴 (6)，将超声扭转振动的振幅放大后传递给装夹在变幅转轴(6)前端的钻头(8)，以驱动钻头 (8)在保持原有旋转运动和轴向进给运动的同时做超声扭转振动。

7.根据权利要求6所述的复合振动钻削装置，其特征是：所述钻头(8)通过弹簧夹头 (16)和锁紧螺帽(7)装夹在变幅转轴(6)的前端。