一种由机床尾座固定的轴向超声振动钻削装置的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种轴向超声振动钻削装置。

背景技术：
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随着科学技术产品向高精度，高速度发展，难加工材料孔的加工越来越广泛，并且对孔加工精度的要求也越来越高，其材料的加工难度也在不断提高。所以，孔的高效和高质量加工，是国内外现代制造业一直十分关注的课题之一。由于传统钻削工艺存在钻削力大、钻头磨损严重、排屑困难等，这些问题已经成为加工孔的难点所在，存在着很大的局限性，其加工在某些场合根本无法进行。振动钻削就是在这种条件下提出并开始研究的。超声振动钻削是在普通钻削的基础上增加一个周期性的振动，使钻削过程中的加工用量按某种规律变化，改变传统钻削加工方式的连续钻削机理和钻削效能的一种方法。在振动钻削加工过程中，钻头与工件不再是普通钻削中的连续接触，而是周期性的分离与接触，这使得钻削速度的大小和方向呈周期性的变化。因此，超声振动钻削在对难加工材料或难加工工艺的加工中，取得了普通钻削无法比拟的效果，如钻削力减少、入钻精度提高、孔扩量减少、出口毛刺高度减少以及钻头寿命提高等，钻削工艺得到了较大的改善，其优良的工艺效果已经得到广泛地关注。

在目前大多数的研究中采用工件固定、钻头和超声振动装置旋转的运动方式实现钻削，为了避免超声振动置在转动过程中出现绕线现象，在设计中必须使用集流环,这不仅增加了设计成本和工作量，而且使超声振动装置体积增大，不利于超声振动系统的装配。

技术实现要素：
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针对现有技术存在的问题，本发明提供一种固定于机床尾座上的结构简单，装拆容易的轴向超声振动钻削装置。

为实现上述目的，本发明提供的由机床尾座固定的轴向超声振动钻削装置，包括钻头，变幅杆，换能器，套筒以及与所述换能器电性连接的超声波发生器，钻头固定于一钻夹头上，所述钻夹头通过一连接杆与所述变幅杆的前端连接，所述换能器通过一双头螺柱与所述变幅杆的后端连接，所述变幅杆和所述换能器放置于所述套筒中，所述变幅杆上设有一变幅杆固定盘，所述变幅杆固定盘抵接所述套筒的前端面，所述套筒的前端外周设有凸台，所述凸台与一法兰盘通过预紧螺栓连接，并夹紧所述变幅杆固定盘，所述套筒通过一中心架固定在机床的导轨上，其尾端固定在机床尾座上。

所述套筒尾端为圆柱体结构装夹在机床尾座钻夹头上，所述机床尾座钻夹头的锥柄插入所述机床尾座中。

本发明的轴向超声振动钻削装置实现了轴向超声振动钻削，且结构简单，安装方便，加工省时省力，有如下有益效果：

1、本发明采用了轴向超声振动钻削系统，即加入一个超声频率纵向振动,这种复合超声振动将有效提高钻削的加工性能；

2、本发明在振动钻削或铣削加工过程中，钻头与工件是非连续性接触，时切时离，钻头的运动速度和方向不断地变化，解决了钻削或铣削时存在的切削力大、刀具寿命低、加工质量差、排屑困难等问题；

3、本发明的轴向超声振动装置固定于机床尾座上，采用工件旋转而轴向超声振动装置中钻头不转动的方式进行钻削，不会出现绕线现象，即无需使用集流环等部件，简化了结构，节约了成本；

4、本发明除了可完成对各种零件的超声钻削外，还可以进行超声铣削，用以加工不锈钢、复合材料等难加工材料。

附图说明：

图1为本发明的轴向超声振动钻削装置的结构示意图；

图2为图1所示的轴向超声振动钻削装置的剖视图；

图3为图1所示的轴向超声振动钻削装置与机床整体的装配图。

图中，1-钻头，2--钻夹头，3-连接杆，4-变幅杆，5-预紧螺栓，6-法兰盘，7-变幅杆固定盘，8-中心架，9-换能器，10-套筒，11-机床尾座钻夹头，12-机床尾座，13-导轨。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1至图3所示，一种由机床尾座固定的超声振动钻削装置，包括钻头1，变幅杆4，变幅杆固定盘7，换能器9，套筒10，以及与所述换能器9通过导线连接的超声波发生器(未图示)。钻头1装夹在钻夹头2上，所述钻夹头2通过连接杆3与所述变幅杆4的前端相连接，所述换能器9通过一双头螺柱(未图示)与所述变幅杆4的后端连接，所述套筒10为圆筒形结构，用于放置所述变幅杆4和所述换能器9，并用中心架8固定在机床的导轨13上，所述变幅杆固定盘7安装在所述变幅杆4上，且抵接所述套筒10的前端面，所述套筒10的前端外周有凸台，在凸台上设有三个用于定位和夹紧的孔，与一法兰盘6上的三个孔进行配合安装，用预紧螺栓5进行夹紧，夹住所述变幅杆固定盘7。套筒上还设有供导线走线的孔，导线可穿过孔位连接换能器9和超声波发生器，套筒的尾端为凸出的细轴，装夹在机床尾座钻夹头11上，所述机床尾座钻夹头11的锥柄插入机床尾座12中。

下面结合附图说明本实施例的使用过程：

如图1至图3所示，本实施例采用的钻头1直径为6mm，用其钻削通孔。首先，将超声波发生器(未图示)通过导线穿过套筒10上的孔与换能器9和变幅杆4相连，之后将换能器9和变幅杆4插入到套筒10中，用法兰盘6和套筒10上的凸台通过预紧螺栓5连接，夹紧变幅杆固定盘7来固定换能器9和变幅杆4，变幅杆4前端连接钻夹头2和钻头1，套筒10中部用中心架8固定，尾端用机床尾座钻夹头11进行定位。

在机床三爪夹盘上固定工件，启动电源，机床主轴高速旋转，启动超声波发生器，超声波发生器将20kHz的超声激励信号通过换能器9传给变幅杆4，最终经过变幅杆4的聚能作用在钻头1形成轴向超声振动。钻削时，旋动机床尾座12手柄，机床尾座12向工件方向轴向进给，带动本发明的超声振动钻削装置向工件方向运动，以10μm～20μm振幅振动的钻头1进入到工件内部进行钻削，当钻头钻入工件直至形成通孔后，机床尾座12向远离工件方向轴向退出，钻头1离开工件，加工出直径为6mm的通孔。钻削过程中，对变幅杆，钻头和机床主轴的同轴度有一定的要求，机床尾座的中心线与机床主轴回转中心线以及变幅杆的中心线要重合，保证系统中心线统一，确保钻头准确钻削工件。