专利名称：一种用于深孔与难加工材料的振动钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻头，特别是一种用于深孔与难加工材料的振动钻头。
背景技术：
目前，钻削加工是机械加工领域的一项重要技术，由于钻削加工是在容屑空间有限的半封闭状态下进行，因此，切削液难以注入到切削区，切屑、刀具与工件之间的摩擦很大，尤其在长时间连续切削的情况下，产生大量高温切屑和很高的切削温度，使刀具易磨损、加工精度降低，使废品率升高。为此，如何控制切屑使之能够顺利排出，是深孔加工尤其是小直径深孔加工必须优先解决的问题。常规的深孔加工刀具是依靠在切削刃上开出合适的断屑台来强制断屑，但这种刀具的可操作性差，难以准确把握切屑尺寸。同时，随着科学技术的发展，更多具有特殊性能的工程结构材料投入使用，它们的钻削加工性更差，断屑也愈加固难，常规的深孔加工刀具已落后于现代制造业对材料和精度的要求，因此，必须研究开发新的钻削加工工具。
发明内容本实用新型的目的在于设计一种用于深孔与难加工材料的振动钻头，它使深孔加工和难加工材料加工中的上述麻烦得以解决，是一种实用性强的新型振动钻头。
本实用新型的技术方案一种用于深孔与难加工材料的振动钻头，包括钻头，其特征在于它是由外壳、压电晶体、压电晶体控制器、弹簧垫片、不锈钢保护罩及固定螺钉所构成，所说的压电晶体置于不锈钢保护罩内构成一振动体，不锈钢保护罩与钻头座间有弹簧垫片，外壳依固定螺钉与不锈钢保护罩相连接，所说的连接钻头的钻头座上有锥台状钻头固定孔；所说的压电晶体控制器依导线连接压电晶体。
上述所说的外壳固定端可以是法兰式、也可以是锥台式。
上述所说的外壳上的压电晶体安装孔可以是圆周四等份、也可以为圆周三等份或圆周二等份。
上述所说的外壳上的连接钻头的钻头座可以是锥台状钻头固定孔、也可以为三爪式卡盘。
本实用新型的工作原理为在振动钻削加工中，压电晶体和不锈钢保护罩、弹簧垫片、外壳、钻头及负载共同组成一个振动系统，通过改变控制器输出频率调整系统响应的振动数、用输出电流值控制钻头的振动幅值。当系统谐振时，钻头具有最大振幅，所需要的能量最小。若压电晶体的振动频率偏离系统谐振频率，钻头振幅就会减小，为保持振幅稳定，就必须增加输出能量。谐振系统的谐振频率主要由系统的等效质量和钻头的几何形状决定，但是，由于系统的发热，谐振点会有一定的漂移；而负载的变化，会引起谐振率率在更大范围内发生变化。尤其是当刀尖与工件接触的瞬时，负载变化剧烈，导致谐振点大幅度变化，严重时会超出压电晶体控制器的最大输出功率而发生振动停止现象。因此，使压电晶体控制器能够根据系统的负载变化情况，自动调整振动频率，使其保持工作在谐振点附近，用最小能量获得最大振幅，以保持持续、稳定的振动钻削。
本实用新型的使用方法与工作过程为不锈钢护罩内的压电晶体和不锈钢护罩组成一个振动体，经弹簧垫片传到与外壳联体的钻头座上，外壳的钻头座带动钻头一起振动。压电晶体控制输出频率为f＝20～50kHz的电流，使钻头获得振幅A＝10～25um、沿着钻削用量方向上的高频振动。在钻削加工中，利用压电晶体驱使钻头上下振动，将有限的加工能量集中为脉冲形式而断续地放出、使连续的加工过程转变为断续的瞬时加工，使钻屑能分割成小微段，适合在深孔和纤维材料(系难加工材料)的钻孔加工中，提高加工精度。振动钻削是在传统钻削过程中给钻头施以某种参数(例如、振动频率f和振幅A)可控制的有规律的振动。在钻削加工过程中，刀具与工件之间周期性地离开和接触，钻削进给量和速度的大小在不断地变化，由于钻削速度的变化而产生的相对加速度的出现，使得振动钻削可以利用所加振动参数与切削用量的匹配关系，人为控制切屑的形成过程，即不论加工何种工件材料，采取何种钻削用量和刀具角度都能可靠地断屑，完全改变了断屑效果依赖断屑台尺寸及钻削用量的传统模式，实现了对切屑尺寸的自主控制，这对于排屑困难的深孔加工具有重要意义，有效地解决了深孔加工中的断屑和排屑问题。
本实用新型的优越性在于1、适用于难加工的特殊工程结构的材料、纤维材料等的钻孔，能得到较高的加工精度；2、能够用于深孔的钻削与高精度钻削，提高了加工质量和效率；3、在压电晶体和外壳之间安装了弹簧垫片能有效地保护压电晶体，减小安装误差对压电晶体的损伤；4、压电晶体安装在外壳内部，使外壳有很强的抗扭转强度；5、压电晶体式振动钻削装置的振动参数易于控制；6、结构简单、造价低廉、调解便利、使用和维护方便，因此可便于广泛应用。
附图为本实用新型所涉一种用于深孔与难加工材料的振动钻头的整体结构示意图。
其中1为外壳、2为压电晶体、3为不锈钢保护罩、4为弹簧垫片、5为钻头、6为固定螺钉、7为安装孔。
具体实施方式
实施例一种用于深孔与难加工材料的振动钻头(见图)，包括钻头，其特征在于它是由外壳1、压电晶体2、压电晶体控制器、弹簧垫片4、不锈钢保护罩3及固定螺钉6所构成，所说的压电晶体2置于不锈钢保护罩3内构成一振动体，不锈钢保护罩3与钻头座间有弹簧垫片4，外壳1依固定螺钉6与不锈钢保护罩3相连接，所说的连接钻头的钻头座上有锥台状钻头固定孔(见图)；所说的压电晶体控制器依导线连接压电晶体2。
上述所说的外壳1是法兰式。
上述所说的外壳1上的压电晶体安装孔为圆周四等份(见图)。
权利要求1.一种用于深孔与难加工材料的振动钻头，包括钻头，其特征在于它是由外壳、压电晶体、压电晶体控制器、弹簧垫片、不锈钢保护罩及固定螺钉所构成，所说的压电晶体置于不锈钢保护罩内构成一振动体，不锈钢保护罩与钻头座间有弹簧垫片，外壳依固定螺钉与不锈钢保护罩相连接，所说的连接钻头的钻头座上有锥台状钻头固定孔；所说的压电晶体控制器依导线连接压电晶体。
2.根据权利要求1所说的一种用于深孔与难加工材料的振动钻头，其特征在于所说的外壳可以是法兰式、也可以是锥台式。
3.根据权利要求1所说的一种用于深孔与难加工材料的振动钻头，其特征在于所说的外壳上的压电晶体安装孔可以为圆周四等份、也可以为圆周三等份或圆周二等份。
4.根据权利要求1所说的一种用于深孔与难加工材料的振动钻头，其特征在于所说的外壳上的连接钻头的钻头座也可以为三爪卡盘式。
专利摘要一种用于深孔与难加工材料的振动钻头，包括钻头，其特征在于它是由外壳、压电晶体、压电晶体控制器、弹簧垫片、不锈钢保护罩及固定螺钉所构成，所说的压电晶体置于不锈钢保护罩内构成一振动体，不锈钢保护罩与钻头座间有弹簧垫片，外壳依固定螺钉与不锈钢保护罩相连接，所说的连接钻头的钻头座上有锥台状钻头固定孔；所说的压电晶体控制器依导线连接压电晶体。本实用新型的优越性在于适用于难加工的特殊工程结构的材料、纤维材料等的钻孔，能得到较高的加工精度；能够用于深孔钻削与高精度钻削，提高了加工质量和效率；弹簧垫片保护压电晶体，减小安装误差对压电晶体的损伤；结构简单、造价低廉、调解便利、使用和维护方便，因此可便于广泛应用。
文档编号B23B47/34GK2584328SQ02290929
公开日2003年11月5日 申请日期2002年12月13日 优先权日2002年12月13日
发明者李连进, 解宁, 胡广大 申请人:天津理工学院