本发明专利涉及超声加工领域，具体涉及一种纵-扭复合超声振动套料加工装置。
背景技术：
目前，在公路、桥梁、隧道等基础工程，或是在建筑设施的水电管道安装中，广泛使用工程钻机和普通薄壁工程钻头来进行钻孔、取芯、套料等加工操作。传统的方式在钻削混凝土、砖块、岩石等硬脆材料时，经常出现钻头出口处的锥状崩边明显，中部脱渣严重等问题，而且加工效率偏低，钻削费力，加工质量普遍不太好。因此在现有基础上，考虑增加了超声振动部分并使用特殊结构的薄壁工程钻头，使得在传统旋转加工中叠加复合超声振动成为了一种行之有效的方法。可以大幅减小刀具切削力、降低刀具磨损，并且提高了加工质量和效率。
技术实现要素：
本发明提供了一种复合超声振动套料加工装置，旨在解决现有技术下切削不稳定、崩边脱渣、效率低的问题。其特点在于，用换能器和特殊结构的薄壁工程钻头来产生纵-扭复合振动，改善切削面质量，提高了加工精度和效率；并且采用了中心开孔的方式将钻机提供的冷却水引入钻头腔体内。
本发明的目的由以下技术措施实现：
本发明由工程钻机、超声振动部分和薄壁工程钻头组成。
超声振动部分包括固定架、伸缩支架、连接套、导电滑环、上法兰盖板、导水管、应力螺栓、套筒、转矩传动片、下法兰盖板和换能器；连接套内开有内螺纹，工程钻机的主轴和超声振动部分通过螺纹连接固定于连接套内；超声振动部分和薄壁工程钻头通过螺纹连接。
导电滑环安装于上法兰盖板的连接轴上，保证换能器工作时的旋转供电，固定架安装在工程钻机的前端，伸缩支架与固定架连接，通过伸缩支架上的螺钉来对导电滑环的定子进行固定；上法兰盖板与套筒通过四组螺栓连接；转矩传动片通过四组螺栓夹紧固定于套筒和下法兰盖板之间，与换能器的法兰盘相啮合，以固定换能器并传递转矩。
上法兰盖板、所述应力螺栓和所述换能器沿轴向对称中心都开有一条引水孔，上法兰盖板引水孔与应力螺栓引水孔通过导水管连接；工作时，冷却水从工程钻机的出水孔射出，依次流经上法兰盖板、导水管、应力螺栓和换能器的前端，最终到达所述薄壁工程钻头的腔内，达到冷却降温和冲洗切屑的效果。
换能器激励产生超声纵振，带动所述薄壁工程钻头的后端圆盘产生弯振，并在圆盘外沿与筒壁结合处达到最大振幅，薄壁工程钻头的筒壁开有一圈均布斜槽，最终筒壁的斜槽将传递来的一部分纵振转化为扭振，从而实现纵-扭复合超声振动。
本发明的有益效果：
1.本发明设计的超声振动部分，使用换能器产生了纵向超声振动，激励薄壁钻头后端圆盘弯振，通过外壁开的一圈斜槽，最后达到产生纵-扭复合振动的效果。这种振型分布的套料加工具有切削力小、加工质量好、效率高等优点。
2.本发明通过在部件的中心开孔的方式，配合导水管连接，将冷却水从钻机引入钻头腔内，无需外接水管，结构简单，占用空间少，即可实现刀具冷却降温和冲洗切屑的效果。
附图说明
图1为整体结构示意图。
图2为超声振动部分结构及剖面示意图。
图3为换能器装夹示意图。
图4为工程钻机示意图。
图5为薄壁工程钻头结构及剖面示意图。
图中：1-工程钻机，1-1-主轴，1-2-出水孔，2-超声振动部分，3-薄壁工程钻头，2-1-固定架,2-2-伸缩支架,2-3-连接套,2-4-导电滑环,2-5-上法兰盖板,2-6-导水管,2-7-应力螺栓,2-8-套筒,2-9-转矩传动片,2-10-下法兰盖板,2-11-换能器。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明内容做出一些非本质的改进和调整。
实施例
如图1所示，提供了一种用于工程钻机的复合超声振动套料加工装置，该装置由工程钻机1、超声振动部分2和薄壁工程钻头3组成。
如图2所示，连接套2-3内开有内螺纹，工程钻机1的主轴1-1和超声振动部分2通过螺纹连接固定于连接套2-3内。超声振动部分2包括固定架2-1、伸缩支架2-2、连接套2-3、导电滑环2-4、上法兰盖板2-5、导水管2-6、应力螺栓2-7、套筒2-8、转矩传动片2-9、下法兰盖板2-10和换能器2-11。导电滑环2-4安装于上法兰盖板2-5的连接轴上，保证换能器2-11工作时的旋转供电，固定架2-1安装在工程钻机1的前端，伸缩支架2-2与固定架2-1连接，通过伸缩支架2-2上的螺钉来对导电滑环2-4的定子进行固定；上法兰盖板2-5与套筒2-8通过四组螺栓连接。超声振动部分2和薄壁工程钻头3通过螺纹连接。
如图2所示，上法兰盖板2-5、应力螺栓2-7和换能器2-11沿轴向对称中心都开有一条引水孔，上法兰盖板2-5引水孔与应力螺栓2-7引水孔通过所述导水管2-6连接。
如图3所示，转矩传动片2-9通过四组螺栓夹紧固定于套筒2-8和下法兰盖板2-10之间，与换能器2-11的法兰盘相啮合，以固定换能器2-11并传递转矩。
如图5所示，薄壁工程钻头3靠近切削刃端的筒壁上开有一圈斜槽，用以将部分纵振转化为扭振。
如图2、3、5所示，换能器2-11产生纵振，经由阶梯型前盖板放大振幅，带动薄壁工程钻头3的后端圆盘产生弯振，并在圆盘外沿与筒壁结合处达到最大振幅，最终筒壁的斜槽将传递来的一部分纵振转化为扭振，从而实现纵-扭复合超声振动。
本发明的工作过程如下：
如图1、2所示，工程钻机1的主轴和上法兰盖板2-5的轴端拧紧在连接套2-3内。工作时，导电滑环2-4的转子随着超声振动部分2一起，由主轴1-1带动旋转，而定子则由伸缩支架2-2固定止转，线路则由上法兰盖板2-5上的孔进入套筒2-8内，为换能器2-11实现旋转供电。上法兰盖板2-5与套筒2-8之间，套筒2-8、转矩传动片2-9与下法兰盖板2-10之间均分别由四个螺栓固定，换能器2-11被夹紧并与转矩传动片2-9啮合。换能器2-11除法兰外其他部分均不与套筒2-8接触，以减少振动能量损失，换能器2-11的前盖板通过螺纹连接与薄壁工程钻头3拧紧。通电后，主轴1-1带动整个超声振动部分2和薄壁工程钻头3旋转，同时导电滑环2-4为换能器2-11供电，产生纵向振动，传递到钻头切削刃处产生纵-扭复合振动，再开启钻机的通水开关，引导水从主轴1-1中心的出水口1-2进入薄壁工程钻头3的腔内，进行冷却降温，最终完成复合超声振动套料加工过程。