一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机，包括机床主体和控制系统，所述机床主体包括工作台、立柱、滑轨、滑块、步进电机和角度调节装置，工作台上安装有电动位移台，步进电机连接滑块，该角度调节装置装接在滑块上，其上装接有超声振动装置，超声振动装置上安装有压力传感器，控制系统连接电动位移台、压力传感器、步进电机、角度调节装置和超声振动装置。控制系统通过控制滑块和角度调节装置调节工具头轴心位置，保证了工具头轴线和运动方向之间的平行度，避免工具头角度与打孔方向不平行导致工具头发生弯曲或折断。控制系统通过压力传感器来实现加工压力调节，保护工具头和工件的同时也有益于控制孔壁粗糙度。

A precision ultrasonic punching machine for hard brittle materials with large depth diameter ratio and small special-shaped holes

The utility model discloses a precision ultrasonic punching machine for hard brittle material with large depth to diameter ratio and small shape hole, including machine tool body and control system. The main body of the machine tool comprises a working table, a vertical column, a slide rail, a slide block, a stepping motor and an angle adjusting device. The work table is equipped with an electric displacement table and the stepping motor connects skid. The angle adjustment device is installed on the slide block, the upper assembly is connected with the ultrasonic vibration device, the ultrasonic vibration device is installed with the pressure sensor, the control system connects the electric displacement table, the pressure sensor, the step motor, the angle adjusting device and the ultrasonic vibration device. The control system regulates the axle center position of the tool head by controlling the slider and angle adjustment device, and ensures the parallelism between the axis of the tool head and the direction of motion, so that the tool head is not parallel to the direction of the punch and leads to the bending or breaking of the tool hair. The control system realizes pressure adjustment through pressure sensors, while protecting tool heads and workpieces is also beneficial to control the roughness of the hole wall.

【技术实现步骤摘要】
一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机
本技术涉及一种超声加工设备，尤其涉及一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机。
技术介绍
超声加工是近几十年发展起来的一种新的加工方法，被广泛应用于硬脆性材料的精密加工，包括超声打孔加工。超声打孔原理是通过工具头的超声频率振动带动磨粒冲击工件表面，达到去除工件材料的目的。针对硬脆性材料的孔加工，超声打孔具有很好的效果。然而现有的超声打孔设备普遍存在精度低、加工质量差等问题，只能用于精度要求不高的场合，无法应用于精密元件的孔加工。技术专利CN201020139124.5提供的一种超声打孔机具有较好的加工精度，能够完成硬脆性材料孔的精密加工。但由于采用的是超声铣磨方法，只能加工圆孔，对于大深径比的微小异型孔无法加工。而技术专利CN201510394635.9，虽然给出了超声打孔加工的原理，但结构过于简单，无法实现大深径比的微小异型孔的精密加工。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机，解决了现有超声打孔机在加工硬脆性材料时定位不准、容易产生打孔缺陷且无法加工大深径比孔、微小异形孔的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机，包括机床主体和控制系统，所述机床主体包括工作台、立柱、滑轨、滑块和步进电机，所述立柱设置在工作台一侧，所述滑轨固设在立柱上，所述滑块滑接在滑轨上，所述步进电机固设在所述滑轨顶部且与所述滑块相连接以驱动滑块上下移动，所述控制系统连接所述步进电机；还包括角度调节装置，所述角度调节装置装接在滑块上且能相对滑块转动，所述角度调节装置上装接有超声振动装置，所述控制系统连接所述角度调节装置和超声振动装置，所述超声振动装置上安装有压力传感器，所述控制系统连接所述压力传感器；所述工作台上安装有电动位移台，所述控制系统连接所述电动位移台以驱动所述电动位移台配合定位所述超声振动装置。一实施例之中：所述超声振动装置包括超声换能器、变幅杆、二级变幅杆和工具头，所述工具头通过所述角度调节块调节角度以配合所述电动位移台。一实施例之中：所述工具头的截面形状为方形、正六边形或三角形。一实施例之中：所述电动位移台上固装有磨料池，所述磨料池内安装有夹具。一实施例之中：所述磨料池内设有磨料，所述磨料为碳化硼、碳化硅、氧化铝和金刚石。一实施例之中：还包括外壳，所述外壳安装在所述立柱上。相比于现有技术，本技术的有益效果是：1、控制系统通过控制滑块和角度调节装置调节工具头的轴心位置，保证了工具头轴线和运动方向之间的平行度，避免了工具头角度与打孔方向不平行导致工具头处发生弯曲或折断，保证了加工孔的精度，尤其是大深径比孔的加工，也降低了生产成本。控制系统通过连接压力传感器来实现加工压力调节，实现恒压力加工，在保护工具头和工件的同时也有益于孔壁粗糙度的控制，加工精度高。2、工具头可以更换，根据打孔需要选择不同尺寸和不同形状的工具头进行打孔，也可以根据工件的性能或加工孔的精度要求选择不同的磨料进行加工。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1为本技术一实施例的整体示意图；图2为本技术一实施例的爆炸图；图3为本技术的超声振动装置的爆炸图。具体实施方式实施例：请查阅图1和图2，一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机，包括机床主体1和控制系统2，所述机床主体1包括工作台10、立柱11、滑轨12、滑块13和步进电机14。本实施例中，所述立柱11竖直固定安装在所述工作台10的一侧，所述滑轨12固设在立柱11上，所述滑块13滑接在滑轨12上，所述步进电机14与所述滑块13相连接并且能驱动滑块13沿滑轨12上下移动，所述控制系统2通过连接步进电机14来控制滑块13的移动量。该滑块上还装接有角度调节装置15，所述角度调节装置15能相对滑块13左右转动。所述角度调节装置15上装接有超声振动装置16，如图3所示，所述超声振动装置16包括超声换能器161、变幅杆162、二级变幅杆163和工具头164。所述超声振动装置16可以根据加工需要设计不同频率和不同振幅。所述工具头164可根据打孔需要设计成不同尺寸和不同形状，在加工异形孔时，所述工具头164可以根据需要进行更换，该工具头164的截面形状可以是方形、正六边形、三角形等，并不以此为限。所述控制系统2连接所述滑块13、角度调节装置15和超声振动装置16，该控制系统2通过连接所述角度调节装置15来调整该工具头164的轴心位置，使其轴线与滑块13的运动方向保持平行，在对硬脆性材料进行深孔加工时，避免了工具头角度与打孔方向不平行导致工具头承受较大弯矩发生弯曲甚至折断的现象。具体地，所述大深径比孔主要是指孔的深径比大于5；所述微小孔主要指直径在0.2-1mm的孔。另外，所述超声振动装置16上还安装有压力传感器17，所述控制系统2连接所述压力传感器17来实现加工压力的调节，具体地，加工压力控制是通过压力传感器17测得加工压力，并且配合滑块13、角度调节装置15和超声振动装置16形成闭环控制，实现恒压力加工，在保护工具头和工件的同时也有益于孔壁粗糙度的控制，加工精度高。所述工作台10上安装有电动位移台101，所述电动位移台101上固装有磨料池102，所述磨料池102内安装有夹具103，在进行加工时，工件通过夹具103固定在磨料池102内，所述控制系统2连接所述电动位移台101以驱动所述电动位移台101在水平面内精确移动，从而实现对加工孔中心的精确定位。所述磨料池102内设有磨料，所述磨料可以是碳化硼、碳化硅、氧化铝、金刚石等。具体地，所述磨料可根打孔工件材料的性能选择，可以是普通磨料如碳化硼、碳化硅和氧化铝，也可是超硬磨料如金刚石，磨粒粒径也可根据加工孔的精度要求选择，精度要求较高的，选择较小粒径磨粒，精度要求较低，则选择较粗粒径磨粒。该精密超声打孔机还包括外壳3，所述外壳3安装在所述立柱11上，并且罩设所述步进电机14和超声振动装置16，起到防尘防水的作用。以上所述，仅为本技术较佳实施例而已，故不能依此限定本技术实施的范围，即依本技术专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本技术涵盖的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机，包括机床主体和控制系统，所述机床主体包括工作台、立柱、滑轨、滑块和步进电机，所述立柱设置在工作台一侧，所述滑轨固设在立柱上，所述滑块滑接在滑轨上，所述步进电机固设在所述滑轨顶部且与所述滑块相连接以驱动滑块上下移动，所述控制系统连接所述步进电机，其特征在于：还包括角度调节装置，所述角度调节装置装接在滑块上且能相对滑块转动，所述角度调节装置上装接有超声振动装置，所述控制系统连接所述角度调节装置和超声振动装置，所述超声振动装置上安装有压力传感器，所述控制系统连接所述压力传感器；所述工作台上安装有电动位移台，所述控制系统连接所述电动位移台以驱动所述电动位移台配合定位所述超声振动装置。

【技术特征摘要】
1.一种硬脆性材料大深径比、微小异形孔的精密超声打孔机，包括机床主体和控制系统，所述机床主体包括工作台、立柱、滑轨、滑块和步进电机，所述立柱设置在工作台一侧，所述滑轨固设在立柱上，所述滑块滑接在滑轨上，所述步进电机固设在所述滑轨顶部且与所述滑块相连接以驱动滑块上下移动，所述控制系统连接所述步进电机，其特征在于：还包括角度调节装置，所述角度调节装置装接在滑块上且能相对滑块转动，所述角度调节装置上装接有超声振动装置，所述控制系统连接所述角度调节装置和超声振动装置，所述超声振动装置上安装有压力传感器，所述控制系统连接所述压力传感器；所述工作台上安装有电动位移台，所述控制系统连接所述电动位移台以驱动所述电动位移台配合定位所述超声振动装置。2.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料大深径比、微小...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖志远，邵铭剑，胡中伟，徐西鹏，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建,35