一种制孔装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种制孔装置。所述的装置包括打孔部件、工件调整部件和操作台，所述的打孔部件包括平移台Ⅰ、主轴座、主轴、弹簧夹头和钻头，所述的工件调整部件包括平移台Ⅱ、转接件、3R底座和夹具，平移台Ⅰ、平移台Ⅱ固定于操作台上，主轴和平移台Ⅰ通过主轴座固定链接，钻头通过弹簧夹头安装在高速主轴上；转接件和3R底座固定相连，带有定位片的夹具和3R底座通过固定相连，工件固定在夹具上。本发明能够完成对称规则结构的硬脆性材料进行高质量单孔的制作，能够实现高质量台阶孔的制作，避免了制孔出口处出现崩豁和起毛缺陷的问题。本发明的操作简单方便，制作成本低，生产效率高。
【专利说明】
一种制孔装置
技术领域
[0001]本发明属于制孔技术领域，具体涉及一种制孔装置，尤其适用于硬脆性材料的制孔。
【背景技术】
[0002]随着高新技术的迅速发展，具有诸多优异性能的陶瓷类材料日益引起人们的广泛重视，已成为新材料技术研究和应用的热点。近年来，陶瓷材料在航空航天、军工、核能、生物医学等领域具有广阔的应用前景。然而，由于成型工艺的制约，在构件成型过程中，无法准确预留用于装配的各种孔、槽和边等，因此其成型后需要根据装配要求进行二次加工，如钻孔、修边、开槽等，尤其需要大量的孔加工。
[0003]陶瓷类材料的硬度高，脆性大，容易产生加工缺陷，因此需要有优质高效、经济实用的陶瓷加工新工艺新技术。各发达国家，如德、日、美、英等国都非常重视工程陶瓷材料的开发和应用，特别是20世纪80年代以来，竞相投入大量资金和人力，在工程陶瓷加工理论和技术方面取得很大进展。
[0004]目前，国内外陶瓷孔加工普遍采用电火花、激光、超声振动和水射流等技术。电火花和激光加工效率高，但都有一定的适用范围，电火花加工不适用于绝大多数陶瓷材料，只能加工电阻率小于100 Ω.cm的材料。激光和电火花加工都有可能引起工件热和化学反应，使材料产生龟裂和细微裂纹。超声振动加工无残留应力、也不产生细微裂纹，但是加工效率很低，高压水射流无法加工小孔。且这些加工方法也普遍存在加工成本高、设备繁杂、不易在试验现场加工的缺点。
[0005]由陶瓷压痕断裂力学可知，由外力作用下产生的表面裂纹是陶瓷材料去除的主要方式，因此在磨削力的作用下，在孔的入口处会产生微裂纹，如果磨削时有冲击存在，就容易产生大的裂纹，严重时甚至崩裂成小豁口。在孔的钻出阶段，底部未磨削的陶瓷材料厚度变薄，断裂强度也越来越低，当未磨削陶瓷层厚度足够薄时，底部的未磨削部分陶瓷圆环便在钻头的冲压和剪切作用下以较大的块状形式崩碎断裂，若钻头的轴向力很大，会出现严重的崩豁现象。一般来说，出口处的材料崩豁远大于入口处。
[0006]对于陶瓷/玻璃纤维等复合构件，主要的加工缺陷除了陶瓷出、入口处的裂纹和崩豁，还包括层间分层以及出口处的起毛现象。传统加工方法阻碍了陶瓷及陶瓷类复合材料的实际应用，因此研究陶瓷的高效精密加工方法迫在眉睫。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术中在陶瓷及陶瓷类复合材料制孔出口处出现崩豁和起毛缺陷的问题，本发明提供一种制孔装置，尤其适用于硬脆性材料的制孔。
[0008]本发明的一种制孔装置，其特点是，所述的装置包括打孔部件、工件调整部件、操作台。所述的打孔部件包括平移台1、主轴座、主轴、弹簧夹头、钻头，所述的工件调整部件包括平移台Π、转接件、3R底座、夹具。其连接关系是，所述的平移台1、平移台Π固定连接在操作台上，平移台I用于上下平移，平移台Π用于水平二维平移，主轴座固定链接在平移台I上，主轴通过主轴座与平移台I固定链接，根据制孔要求选用直径恰当的钻头通过弹簧夹头安装在主轴上。在平移台Π上设置有转接件，3R底座与转接件固定相连，设置有定位片的夹具与3R底座通过拉钉固定相连，待制孔工件固定在夹具上。
[0009]所述的主轴、弹簧夹头、钻头为同轴心设置。
[0010]所述的主轴采用气动或电动主轴中的一种。
[0011]所述的钻头采用金刚石套料钻。
[0012]本发明不仅能够完成对称规则结构的硬脆性材料进行高质量单孔的制作，而且能够实现高质量台阶孔的制作，
本发明的制孔装置的有益效果是，本发明避免了制孔出口处出现崩豁和起毛缺陷的问题。本发明的操作简单方便，制作成本低，生产效率高。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的制孔装置的正视图；
图2为本发明的制孔装置的侧视图；
图中1.操作台2.平移台I 3.主轴座4.主轴5.弹簧夹头6.钻头7.平移台Π 8.转接件9.3R底座10.定位片11.夹具12.工件。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明进行详细描述。
[0015]实施例1
图1为本发明的制孔装置的正视图，图2为本发明的制孔装置的侧视图。在图1、图2中，本发明的制孔装置包括打孔部件、工件调整部件、操作台I;所述的打孔部件包括平移台12、主轴座3、主轴4、弹簧夹头5、钻头6，所述的工件调整部件包括平移台Π 7、转接件8、3R底座
9、夹具11;其连接关系是，所述的平移台12、平移台Π 7固定连接在操作台I上，平移台12用于上下平移，平移台Π 7用于水平二维平移，主轴座3固定链接在平移台12上，主轴4通过主轴座3与平移台12固定链接，根据制孔要求选用直径恰当的钻头6通过弹簧夹头5安装在主轴4上;在平移台Π 7上设置有转接件8，3R底座9与转接件8固定相连，设置有定位片10的夹具11与3R底座9通过拉钉固定相连，待制孔工件12固定在夹具11上。
[0016]所述的主轴4、弹簧夹头5、钻头6为同轴心设置。
[0017]本实施例中，所述的主轴4采用气动主轴。
[0018]所述的钻头6采用金刚石套料钻。
[0019]本发明制孔装置的具体操作过程为:首先将对称结构的硬脆性工件12固定在夹具11上。调整平移台Π7使工件12制孔位置在钻头6正下方，设置平移台12使其打孔行程为1/2孔深。开启打孔部件进行制孔，在孔的入口处采用磨削去除工艺。制孔完成后退出打孔部件。利用3R底座9定位功能手动将待制孔工件12和夹具11翻转180°。调整平移台Π 7使工件制孔位置在钻头6正下方，开启打孔部件进行制孔直至通孔后退出打孔部件即完成硬脆性材料高质量制孔。
[0020]在硬脆性材料上制备台阶孔时只需将上述制孔过程中第一次打孔的钻头6安装较小孔钻头，设置平移台12打孔行程为小直径孔深;完成小孔制作后，采用3R底座9定位功能手动将待制孔工件12和夹具11翻转180°，同时将钻头6换上较大孔钻头，设置平移台12打孔行程为大直径孔深即可制备出满足条件的高质量台阶孔。
[0021 ]为了避免干切削时冒出大量的粉尘和烟雾，同时切削区温度很高以导致钻头金刚石层烧伤，因此采用冷却水直接浇注冷却，加工中应注意保持水量充足并以一定的压力注入，以保持水路流畅，并将磨肩及时排出。
[0022]实施例2
本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，所述的主轴4采用电动主轴。
【主权项】
1.一种制孔装置，其特征在于:所述的装置包括打孔部件、工件调整部件、操作台(I);所述的打孔部件包括平移台1(2)、主轴座(3)、主轴(4)、弹簧夹头(5)、钻头(6)，所述的工件调整部件包括平移台Π (7)、转接件(8)、3R底座(9)、夹具(11);其连接关系是，所述的平移台1(2)、平移台Π (7)固定连接在操作台(I)上，平移台1(2)用于上下平移，平移台Π (7)用于水平二维平移，主轴座(3)固定链接在平移台1(2)上，主轴(4)通过主轴座(3)与平移台I(2)固定链接，钻头(6)通过弹簧夹头(5)安装在主轴(4)上;在平移台Π (7)上设置有转接件(8)，3R底座(9)与转接件(8)固定相连，设置有定位片(10)的夹具(11)与3R底座(9)通过拉钉固定相连，待制孔工件(12)固定在夹具(I I)上。2.根据权利要求1所述的制孔装置，其特征在于:所述的主轴(4)、弹簧夹头(5)、钻头(6)为同轴心设置。3.根据权利要求1所述的制孔装置，其特征在于:所述的主轴(4)采用气动或电动主轴中的一种。4.根据权利要求1所述的制孔装置，其特征在于:所述的钻头(6)采用金刚石套料钻。
【文档编号】B28D7/00GK105856430SQ201610385156
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】苏琳, 初巧妹, 吕东喜, 游峰, 李芳 , 李娃, 冯建鸿, 黄勇, 李波, 张占文
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心