一种多场耦合加热辅助钻削装置制造方法及图纸

一种多场耦合加热辅助钻削装置，属于机械加工技术领域。所述多场耦合加热辅助钻削装置，包括导电滑环、测力仪、激光预热系统和电加热辅助钻削系统，激光预热系统包括工控机、激光发生器和激光头，电加热辅助钻削系统包括电源。所述多场耦合加热辅助钻削装置，适用于难加工材料小孔的钻削，解决了钻头磨损剧烈以及加工质量差的问题，能够减少更换钻头以及钻头磨损值测量的次数，降低了制造成本，实现钻削加工效率的最大化。

A multi field coupled heating auxiliary drilling device

The utility model relates to a multi field coupling heating auxiliary drilling device, which belongs to the technical field of machining. The multi field coupling heating auxiliary drilling device comprises a conductive slip ring, a force measuring instrument, a laser preheating system and an electric heating auxiliary drilling system, the laser preheating system comprises an industrial computer, a laser generator and a laser head, and the electric heating auxiliary drilling system comprises a power supply. The multi field coupled heating auxiliary drilling device is suitable for drilling small holes of difficult to process materials, solves the problems of severe wear of drill bit and poor processing quality, can reduce the number of replacement of drill bit and measurement of wear value of drill bit, reduce the manufacturing cost, and realize the maximization of drilling processing efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种多场耦合加热辅助钻削装置
本技术涉及机械加工
，特别涉及一种多场耦合加热辅助钻削装置。
技术介绍
电加热钻削技术是在工件和钻头之间通以低电压大电流，在钻削过程中工件与钻头之间产生接触电阻，迅速产生大量焦耳热，高温降低了变形材料的强度、硬度，因此，电加热辅助钻削技术可以降低钻削力和扭矩，减轻材料对钻头的磨损，提高钻头寿命。但是电加热钻削过程中刀尖温度较高，降低了钻头强度并且加剧了钻头的粘结磨损，制约了钻头寿命的进一步提高。激光加热结合电加热辅助钻削不仅能够加速剪切变形区材料的软化，提高材料变形能力，还能够使切屑形成后更加容易排出，减少了因切屑的刮擦而造成孔径增大的现象，提高了孔加工质量。国外学者对高温合金、淬硬钢等难加工金属材料进行了电加热钻削的试验研究，证明了电加热钻削的优点，可以在提高加工效率的同时降低钻头磨损。但是这些材料均属于高熔点的难加工材料，例如颗粒增强铝基复合材料、高温合金、钛合金等难加工材料的孔加工，在电加热钻削过程中需要较长时间通很大电流加热到适宜钻削温度，此时的高温给钻削钻头带来了较大的热损伤，加剧了钻头的粘结磨损，降低了钻头的使用寿命，为保证加工精度，不得不频繁更换钻头，这就会大大增加制造成本。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的难加工材料小孔加工时对钻头磨损严重、加工精度无法保证等技术问题，本技术提供了一种多场耦合加热辅助钻削装置，适用于难加工材料小孔的钻削，解决了钻头磨损剧烈以及加工质量差的问题，能够减少更换钻头以及钻头磨损值测量的次数，降低了制造成本，实现钻削加工效率的最大化。为了实现上述目的，本技术的技术方案是：一种多场耦合加热辅助钻削装置，安装在钻床或者铣床上，包括导电滑环、测力仪、激光预热系统和电加热辅助钻削系统；所述导电滑环为圆环结构，所述导电滑环安装在钻床主轴上，且导电滑环与钻床主轴通过绝缘体一连接，所述钻床主轴的下方与钻头连接，所述导电滑环与钻头电连接，所述钻头的下方设有工件，所述工件的下方与绝缘体二连接，所述绝缘体二安装在测力仪上；所述激光预热系统包括工控机、激光发生器和激光头，所述工控机与激光发生器的输入端连接，所述激光发生器的输出端与激光头连接，所述激光头设置在工件的上方；所述电加热辅助钻削系统包括电源，所述电源的一端与导电滑环连接，所述电源的另一端与工件连接，所述电源的一端与导电滑环连接的连接线上串联有电流表和取样电阻，所述取样电阻上并联有电压表，所述电源的另一端与工件连接的连接线上串联有等效电阻和电感。所述钻床主轴的下方与钻头通过钻卡头连接。所述钻床主轴与钻卡头之间设有绝缘胶，用以保证钻床主轴与钻头绝缘。所述测力仪固定在工作台上。所述导电滑环与钻床主轴之间设有套筒。所述电源为直流脉冲电源。上述多场耦合加热辅助钻削装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一、安装工件，将工件与绝缘体二连接，并一起安装在测力仪上，再将测力仪固定在工作台上，将导电滑环通过绝缘体一安装到钻床主轴上，并调整好安装间隙，保持对中性，将钻头通过钻卡头安装在钻床主轴上，并调正；步骤二、安装电加热辅助钻削系统，将钻头与工件表面轻轻接触，将导电滑环、钻头、工件、电流表、取样电阻、电压表、电源、等效电阻和电感连接成闭合回路；步骤三、设定激光预热系统参数，根据设定温度场，通过有限元仿真方法确定激光功率、加热时间和激光光斑直径；步骤四、设定电加热辅助钻削系统参数，电加热辅助钻削系统的参数包括加热电流和通电时间；步骤五、设定钻削加工工艺参数，在钻床上设定转速、和进给量；步骤六、加工，打开激光发生器、测力仪和电源，通过激光头将工件表面温度预热至设定温度场，关闭激光发生器，启动钻床，根据步骤五中设定的转速、和进给量开始钻削，钻削的过程中通过测力仪采集钻削力和扭矩，同时，通过电源控制钻削过程中的加热电流，使工件表面温度保持在设定温度场；步骤七、加工完成，关闭电源、钻床和测力仪。所述加热电流通过钻头与工件接触区的加热电阻确定。所述设定温度场为钻头材料和工件材料的硬度差值为最大值时的温度。本技术的有益效果：(1)在电加热钻削过程中需要较长时间通很大电流加热到设定钻削温度，此时的高温给钻削钻头带来了较大的热损伤，加剧了钻头的粘结磨损，采用激光预热系统将工件表层材料预热，能够降低钻头的工作温度，延长钻头的使用寿命；(2)电源通过钻头对变形区材料加热时升温迅速，热效率高，热影响区域小；(3)在电加热辅助钻削系统钻削的过程中根据电压表和电流表的读数，通过调节电源进行控制，使加热电流始终保持在最优范围内，保证在钻削过程中加工精度和效率；(4)针对难加工材料采用多场耦合加热辅助钻削装置进行钻削，能够大大降低钻头磨损，改善加工质量，提高加工效率。附图说明图1是本技术提供的一种多场耦合加热辅助钻削装置的示意图；图2是本技术提供的激光预热系统将工件表面温度预热至设定温度场的示意图。图中，1-工作台，2-测力仪，3-绝缘体二，4-工件，5-钻头，6-套筒，7-导电滑环，8-钻床主轴，9-绝缘体一，10-钻卡头，11-电流表，12-电压表，13-取样电阻，14-电感，15-等效电阻，16-电源，17-激光头，18-激光发生器，19-工控机。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“一”、“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。为了解决现有技术存在的问题，如图1至图2所示，本技术提供了一种多场耦合加热辅助钻削装置，安装在钻床或者铣床上，包括导电滑环7、测力仪2、激光预热系统和电加热辅助钻削系统。导电滑环7为圆环结构，导电滑环7安装在钻床主轴8上，且导电滑环7与钻床主轴8通过绝缘体一9连接，导电滑环7与钻床主轴8之间设有套筒6，用于防止导电滑环7与钻床主轴8之间存在间隙，钻床主轴8的下方与钻头5连接，钻床主轴8的下方与钻头5通过钻卡头10连接，且钻床主轴8与钻卡头10之间设有绝缘胶，用以保证钻床主轴8与钻头5绝缘，导电滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多场耦合加热辅助钻削装置，其特征在于，包括导电滑环、测力仪、激光预热系统和电加热辅助钻削系统；/n所述导电滑环为圆环结构，所述导电滑环安装在钻床主轴上，且导电滑环与钻床主轴通过绝缘体一连接，所述钻床主轴的下方与钻头连接，所述导电滑环与钻头电连接，所述钻头的下方设有工件，所述工件的下方与绝缘体二连接，所述绝缘体二安装在测力仪上；/n所述激光预热系统包括工控机、激光发生器和激光头，所述工控机与激光发生器的输入端连接，所述激光发生器的输出端与激光头连接，所述激光头设置在工件的上方；/n所述电加热辅助钻削系统包括电源，所述电源的一端与导电滑环连接，所述电源的另一端与工件连接，所述电源的一端与导电滑环连接的连接线上串联有电流表和取样电阻，所述取样电阻上并联有电压表，所述电源的另一端与工件连接的连接线上串联有等效电阻和电感。/n

【技术特征摘要】
1.一种多场耦合加热辅助钻削装置，其特征在于，包括导电滑环、测力仪、激光预热系统和电加热辅助钻削系统；
所述导电滑环为圆环结构，所述导电滑环安装在钻床主轴上，且导电滑环与钻床主轴通过绝缘体一连接，所述钻床主轴的下方与钻头连接，所述导电滑环与钻头电连接，所述钻头的下方设有工件，所述工件的下方与绝缘体二连接，所述绝缘体二安装在测力仪上；
所述激光预热系统包括工控机、激光发生器和激光头，所述工控机与激光发生器的输入端连接，所述激光发生器的输出端与激光头连接，所述激光头设置在工件的上方；
所述电加热辅助钻削系统包括电源，所述电源的一端与导电滑环连接，所述电源的另一端与工件连接，所述电源的一端与导电滑环连接的连接线上串联有电流表和取样电阻，所述取样电阻上并联有电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔宪俊，王明海，王奔，郑耀辉，李晓鹏，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21