专利名称：一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声振动钻削装置，更特别地说，是涉及一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置。该超声振动套铰加工装置尤其适用于对碳纤维复合材料与钛合金叠层高质高效低成本的紧固件大孔加工。属于超声振动切削加工工艺和设备部件技术领域。
背景技术：
超声振动切削是将一超声振动附加于刀具上，使原本连续的切削过程变成断续的，具有特殊切削效果的切削方式，是日本学者率先提出来的。超声振动切削具有降低切削力和切削温度、提高表面质量和形位精度的独特优点。但是，以往的振动加工装置存在着结构较复杂、体积大，不能回转等缺点，通常都是应用于机床或各类加工中心上面。因此振动装置的便携性能差，限制了振动技术在轻巧便携的手动工具中的应用，尤其是目前飞机蒙皮装配现场中普通气钻无法应用振动技术优势来进行大量难加工叠层材料高质高效低成本的紧固件孔加工。本申请人已于2010年11月15日递交过名称为《一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置》申请号为201010M3592. 3的专利申请，该专利中刀具(铰刀或套料钻)和气钻主轴的连接为螺纹连接，只能装卡带螺纹头的刀具，而且刀具很多都是采用英制螺纹，很多刀具都得定制，刀具装拆都不太方便，比较费时，本发明中刀具(铰刀或套料钻)和手动气钻主轴连接方式是采用弹簧卡头装配，不但使得可装夹的刀具的刀头的形式多样，而且便于换能器与普通气钻主轴和刀具的拆卸，保证整个气钻工具的回转精度，本专利申请是对以前专利申请的改进。
发明内容
为了解决飞机蒙皮装配现场中难加工叠层材料高紧固件孔的质高效低成本加工， 本发明提供一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置。它克服了现有技术的不足，是一种轻巧便携的超声振动手动工具。本发明一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置，该装置包括有滑环(1)、前盖板
(2)、A陶瓷片(2A)、B陶瓷片(2B)、后盖板(3)、法兰盘(5)、挡圈(6)、手动气钻(13)、钻轴套筒(7)、弹簧卡头(8)和紧固帽(9)；前盖板( 的一端热装进钻轴套筒(7)，钻轴套筒(7) 的另一端连接弹簧卡头(8)，弹簧卡头卡住铰刀(4)或者套料钻(4A)；手动气钻(1 的外壳与法兰盘( 连接，手动气钻(1 的主轴连接在前盖板O)的内螺纹孔中；所述滑环(1)包括有滑环外圈(IA)和滑环内圈(IB)，滑环内圈IB安装在后盖板
(3)上，滑环外圈IA通过螺栓与挡圈(6)、法兰盘( 连接，该滑环为市购件；所述前盖板(2)为中空的台阶园柱形件，其轴向中心一端为内螺纹孔端和外螺纹孔端(22)，前盖板(2)的另一端设计成内光滑圆轴段(23)，外螺纹段02)顺次套接A 陶瓷片OA)、B陶瓷片QB)后，连接在后盖板(3)的内螺纹孔(3A)中；所述后盖板C3)轴向中心为内螺纹孔(3A)，该后盖板一端通过螺栓与滑环的内圈(IB)连接，内螺纹孔(3A)连接在前盖板(2)的外螺纹孔端(22)上；所述法兰盘( 是一在圆周方向和径向上都设置有螺纹孔的法兰盘件，该法兰盘件通过螺钉穿过圆周方向上的螺纹孔与挡圈(6)连接并最终固定到滑环(1)上，并通过径向上的螺纹孔用螺钉将法兰盘固定在气钻(13)上；所述挡圈(6)是一在圆周上设置有螺纹孔的圆环状件，通过螺钉一端与法兰盘 (5)另一端与滑环外圈(IA)连接，该挡圈位于法兰盘( 和滑环(1)之间；以下所述的钻轴套筒(7)、弹簧卡头(8)、紧固帽(9)是本专利在以前申请的专利基础上的改进，这三个部分构成了本专利中的弹簧卡头部分。所述钻轴套筒(7)是中心为通孔的台阶形圆柱件。其一端设置有外螺纹段(72) 与紧固帽(9)的内螺纹连接，该外螺纹段(72)的内孔设置为内圆锥段(73)，它与弹簧卡头 (8)的外圆柱段(81)伸进钻轴套筒(7)的部分接触。见图4A。该钻轴套筒(7)的外圆柱段(71)热装进前盖板O)的内圆柱段03)中，弹簧卡头(8)的外圆柱段(81)伸进钻轴套筒(7)的内圆锥段(73)中，将铰刀(4)或者套料钻GA)装进弹簧卡头(8)的卡头段(82) 中最终通过紧固帽(9)锁紧。所述弹簧卡头(8)的形状是两种形状件的组合。一种是实心台阶轴，另一个是带有不透孔且中部开有十字槽的圆台形件，见图4B。所述紧固帽(9)是内孔设置有内螺纹与钻轴套筒(7)的外螺纹段连接的圆柱形件。所述手动气钻(1 是带螺纹旋转主轴头的普通气钻，其旋转主轴通过螺纹头与前盖板O)的内螺纹孔端相连，本专利中的手动气钻为市购件。所述的应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其滑环(1)、前盖板O)、法兰盘 (5)、挡圈(6)、B陶瓷片(2^、A陶瓷片(2A)和后盖板(3)构成换能器；所述换能器能够为铰刀(4)或者套料钻提供单一方向或者椭圆轨迹振动。所述的应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其A被加工件(11)的材料为碳纤维复合材料，B被加工件(1 的材料为钛合金，A被加工件(11)与B被加工件(1 为叠层放置。本发明的超声振动套料加工装置的优点在于①仅通过前盖板随气钻主轴的旋转来带动两个陶瓷片、后盖板的旋转，其结构设计简单，更佳有利于旋转的前盖板将旋转运动传给刀具(铰刀或套料钻)，同时也使得刀具 (铰刀或套料钻)在加工过程中实现垂直于工件方向的进给运动。②在后盖板的外缘上安装滑环，利用法兰盘使滑环的外圈与手动气钻的外壳固连，实现了换能器的旋转供电。③本发明装置是基于朗之万换能器模型，通过结构的巧妙设计，换能器材料的选择，使其在结构小巧轻便的基础上，保证了振动效果的优良发挥，并且通过选择安装不同振动形式的陶瓷堆，可以分别实现刀具(铰刀或套料钻)不同振动模式。更佳适合在飞机蒙皮装配现场中对难加工叠层蒙皮材料的紧固件大孔孔的高质高效低成本的加工。④本发明中刀具(铰刀或套料钻)和气钻主轴通过弹簧卡头装配，不但使能装夹的刀具的刀头形式多样，而且便于换能器与普通气钻主轴和刀具的拆卸，保证整个气钻工具的回转精度。
⑤本发明通过实现普通气钻的超声振动加工，可以有效降低切削力和切削温度， 提高加工精度和表面质量，延长刀具(铰刀或套料钻)的寿命，降低加工成本，从而更加适合飞机蒙皮复钛叠层紧固件大孔的高质高效低成本的加工。⑥实现了振动工具小型化，精密化的设计，这更佳有利于与普通气钻配套使用。
图1是本发明安装有铰刀及被加工件的超声振动钻削装置结构图。图IA是本发明配有铰刀的超声振动钻削装置分解图。图IB是套料钻的结构图。图2是未装配滑环、法兰盘的本发明超声振动钻削装置的结构图。图3是本发明超声振动钻削装置中前盖板的结构图。图4是刀具装卡头部分结构图。图4A是刀具装卡头部分的分解图。图4B是弹簧卡头结构图。
权利要求
1. 一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置，该装置包括有滑环(1)、前盖板0)、A陶瓷片(2A)、B陶瓷片(2B)、后盖板(3)、法兰盘(5)、挡圈(6)、手动气钻(13)、钻轴套筒(7)、 弹簧卡头(8)和紧固帽(9)；气钻(13)的外壳与法兰盘(5)连接，气钻(13)的主轴连接在前盖板( 的内螺纹孔中；前盖板( 的轴向中心一端为内螺纹孔端和外螺纹孔端(22)，前盖板O)的另一端设计成内光滑圆轴段(23)，外螺纹段0 顺次套接A陶瓷片 OA)、B陶瓷片QB)后，螺纹连接在后盖板(3)的内螺纹孔(3A)中；滑环内圈IB安装在后盖板C3)上，滑环外圈IA通过螺栓与挡圈(6)、法兰盘( 连接；该滑环(1)包括有滑环外圈(IA)和滑环内圈(1B)，滑环内圈IB安装在后盖板(3)上，滑环外圈IA通过螺栓与挡圈 (6)、法兰盘( 连接，它为市购件；该前盖板O)为中空的台阶园柱形件，其轴向中心一端为内螺纹孔端和外螺纹孔端(22)，前盖板( 的另一端设计成内光滑圆轴段(23)，外螺纹段(22)顺次套接A陶瓷片(2A)、B陶瓷片(2B)后，连接在后盖板(3)的内螺纹孔(3A) 中；该后盖板C3)轴向中心为内螺纹孔(3A)，该后盖板一端通过螺栓与滑环的内圈(IB)连接，内螺纹孔(3A)连接在前盖板(2)的外螺纹孔端02)上；该法兰盘(5)是一在圆周方向和径向上都设置有螺纹孔的法兰盘件，它通过螺钉穿过圆周方向上的螺纹孔与挡圈(6)连接并最终固定到滑环(1)上，并通过径向上的螺纹孔用螺钉将法兰盘固定在气钻(1 上； 该挡圈(6)是一圆周上设置有螺纹孔的圆环状件，通过螺钉一端与法兰盘( 另一端与滑环外圈(IA)连接，该挡圈位于法兰盘( 和滑环(1)之间；其特征在于该钻轴套筒(7)是中心为通孔的台阶形圆柱件，其一端设置有外螺纹段(7 与紧固帽 (9)的内螺纹连接，该外螺纹段(72)的内孔设置为内圆锥段(73)，它与弹簧卡头(8)的外圆柱段(81)伸进钻轴套筒(7)的部分接触；该钻轴套筒(7)的外圆柱段(71)热装进前盖板⑵的内圆柱段03)中，弹簧卡头⑶的外圆柱段(81)伸进钻轴套筒(7)的内圆锥段 (73)中，将铰刀(4)或者套料钻(4A)装进弹簧卡头(8)的卡头段(8 中最终通过紧固帽 (9)锁紧；该弹簧卡头(8)的形状是两种形状件的组合，一种是实心台阶轴，另一个是带有不透孔且中部开有十字槽的圆台形件；该紧固帽(9)是内孔设置有内螺纹与钻轴套筒(7)的外螺纹段(7 连接的圆柱形件。
全文摘要
一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置，包括滑环、前盖板、A陶瓷片、B陶瓷片、后盖板、法兰盘、挡圈、手动气钻、钻轴套筒、弹簧卡头和紧固帽；手动气钻的主轴连接在前盖板的内螺纹孔中，前盖板的外螺纹段顺次套接A陶瓷片、B陶瓷片后，螺纹连接在后盖板的内螺纹孔中；滑环内圈安装在后盖板上，滑环外圈通过螺栓与挡圈、法兰盘连接；钻轴套筒的一端内圆锥段与弹簧卡头的外圆柱段连接，钻轴套筒的另一端外圆柱段热装进前盖板的内圆柱段中，弹簧卡头的卡头段卡住铰刀或者套料钻最终通过紧固帽锁紧；本发明通过弹簧卡头装配设计，不但使能装夹的刀头形式多样，而且便于换能器与普通气钻主轴和刀具的拆卸，保证整个气钻工具的回转精度。
文档编号B23B35/00GK102229001SQ201110161088
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者刘静, 尹剑波, 张德远, 程明龙, 陶一庚 申请人:北京航空航天大学