基于超声辅助热塑的钻孔方法和钻孔系统技术方案

本申请实施例属于热塑钻加工技术领域，涉及一种基于超声辅助热塑的钻孔方法和钻孔系统。钻孔方法应用于基于超声辅助热塑的钻孔系统，所述方法包括：控制所述钻孔系统以预设转速转动以及以预设振幅进行超声振动；控制所述钻孔系统向加工件移动，以对所述加工件钻孔。以减小钻孔系统的加工力、方便孔形成过程中的排屑以及延长钻孔系统的热塑钻寿命。排屑以及延长钻孔系统的热塑钻寿命。排屑以及延长钻孔系统的热塑钻寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于超声辅助热塑的钻孔方法和钻孔系统


[0001]本申请涉及热塑钻加工
，尤其涉及一种基于超声辅助热塑的钻孔方法和钻孔系统。

技术介绍

[0002]孔的形成工艺通常是通过热熔钻在薄板金属、薄壁管材或者多种材料复合的加工件上高速转动以加工出所需的孔和缓冲衬套的工艺。该方法原理是利用加工系统中的高速旋转的开刃热熔钻与加工件摩擦，产生大量的热，使被加工件界于熔化的状态。一部分加工件的材料跟随钻尖往下挤压穿孔形成向下的衬套，另一部分加工件的材料沿钻杆上翻形成向上的衬套，从而同时达到穿孔和生成上下衬套的目的。该方法在加工低温熔点金属材料，如普通钢材、铝合金、铜、不锈钢等，可取得很好的效果，取代了薄壁金属零件螺母焊接工艺。但热熔钻加工形成孔的方法主要针对加工材料为普通金属材料，大多采用传统开刃或者改进开刃结构的热熔钻，热熔钻的直径多为4
‑
20毫米。针对硬度大、耐磨、耐高温等较难加工的加工件，例如在钛合金材料上进行钻孔加工时，传统的热熔钻较难做到。
[0003]具体而言，传统热熔钻，需要将被加工件摩擦加热至近乎熔融状态，方便其扩展流动，当温度不够时，被加工件的基体材料流动性较差，与热熔钻贴合紧密，容易造成热熔钻卡紧抱死。例如钛合金等加工件具有密度小、强度高、耐磨性好以及耐高温等特点。采用传统热熔钻的原理，将加工材料软化至接近熔融状态，在钛合金上钻孔热熔钻实施起来较难。一方面，由于钛合金变形系数小、导热性差以及化学活性好等特性，易使热熔钻孔加工过程中切削力过大，热熔钻上容易粘结钛合金碎屑，使得热熔钻磨损加剧，寿命急剧下降。同时，钛合金熔点高，热熔时需要热熔钻与其产生很高的摩擦热量软化材料，当温度不够高时，热熔钻容易粘刀抱死，从而加剧热熔钻磨损。尤其是加工直径较小的孔时，热熔钻直径小，强度、刚度较低，在热熔时极易发生磨损和折断。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提出一种基于超声辅助热塑的钻孔方法和钻孔系统，以减小钻孔系统的加工力、方便排屑以及延长钻孔系统的热塑钻寿命。
[0005]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种基于超声辅助热塑的钻孔方法，采用了如下所述的技术方案：
[0006]所述钻孔方法应用于基于超声辅助热塑的钻孔系统中，所述方法包括：
[0007]控制所述钻孔系统以预设转速转动以及以预设振幅进行超声振动；
[0008]控制所述钻孔系统向加工件移动，以对所述加工件钻孔。
[0009]进一步的，所述钻孔系统包括承载所述加工件的机床工作台和热塑钻；
[0010]所述控制所述钻孔系统以预设转速转动以及以预设振幅进行超声振动的步骤，还包括：
[0011]控制所述机床工作台和/或所述热塑钻以所述预设转速转动，以及控制所述机床
工作台和/或所述热塑钻以所述预设振幅进行超声振动。
[0012]进一步的，所述控制所述机床工作台和/或所述热塑钻以所述预设振幅进行超声振动的步骤，还包括：
[0013]控制所述机床工作台和/或所述热塑钻以所述预设振幅相对于所述加工件的预设方向进行超声振动，其中所述预设方向包括以下方向的至少一组：相对所述加工件的上下方向、左右方向以及前后方向。
[0014]进一步的，所述钻孔系统包括承载所述加工件的机床工作台和热塑钻；
[0015]所述控制所述钻孔系统向加工件移动的步骤包括：
[0016]控制所述热塑钻以预设移动速度向所述加工件移动，或者控制所述机床工作台以所述预设移动速度向所述热塑钻移动，以对所述加工件钻孔。
[0017]进一步的，所述预设转速范围为100转/分
‑
10000转/分，所述预设振幅范围为0.1微米
‑
20微米，所述预设移动速度范围为10毫米/分
‑
2000毫米/分。
[0018]进一步的，所述热塑钻的直径为0.1毫米～20毫米,其中，所述热塑钻的直径指所述热塑钻与孔直径相适配的结构的直径。
[0019]进一步的，所述预设转速、所述预设振幅以及所述预设移动速度根据所述热塑钻的直径和/或所述加工件的不同而选择不同的值；
[0020]所述预设移动速度分别与所述预设转速、所述预设振幅正相关。
[0021]进一步的，所述热塑钻包括至少两个加工部位；
[0022]所述方法还包括：
[0023]在不同的所述加工部位对所述加工件进行加工时，调整所述预设转速、所述预设振幅以及所述预设移动速度的至少一个。
[0024]为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供基于超声辅助热塑的钻孔系统，采用了如下所述的技术方案：
[0025]所述钻孔系统包括机床工作台、热塑钻、刀柄、振动控制设备、转动控制设备以及移动控制设备，其中：
[0026]所述机床工作台用于承载加工件；
[0027]所述热塑钻连接所述刀柄，所述刀柄进一步连接所述振动控制设备，用于在所述振动控制设备的控制下以预设振幅进行超声振动，并带动所述热塑钻以预设振幅进行超声振动；
[0028]所述机床工作台和/或刀柄进一步连接所述转动控制设备和移动控制设备，所述转动控制设备和移动控制设备用于分别控制所述机床工作台和/或所述刀柄以预设转速转动和移动，以控制所述机床工作台和所述热塑钻发生相对转动和移动，以对所述加工件钻孔。
[0029]进一步的，所述热塑钻的直径为0.1毫米～20毫米,其中，所述热塑钻的直径指所述热塑钻与孔直径相适配的结构的直径。
[0030]与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：本申请提出一种基于超声辅助热塑的钻孔方法和钻孔系统，方法应用于基于超声辅助热塑的钻孔系统中，所述方法包括：控制所述钻孔系统以预设转速转动以及以预设振幅进行超声振动；控制所述钻孔系统向加工件移动，以对所述加工件钻孔。解决传统热熔钻在加工硬度大、耐磨以及耐高温等
材料，如钛合金材料时存在的切削力过大、粘接热熔钻、磨损热熔钻的问题。本申请的钻孔系统以预设的振幅进行超声振动，一方面有效减小钻孔系统钻孔过程中的切削力，即可减小热塑钻的加工力度，降低热塑钻的磨损；另一方面，由于钻孔系统时刻处于高频的超声振动状态，方便热塑钻在加工过程中在孔中排屑，避免热塑钻与加工件的基体材料发生粘接，从而避免热塑钻断裂；又一方面，由于超声振动能提高钻孔系统刚性，使得加工过程稳定，针对难加工材料(如钛合金)的钻孔加工中，可以获得优质的孔壁和衬套质量。得益于加载振动后热塑钻的高频超声振动，能避免热塑钻与加工件基体的粘接，超声振动辅助的钻孔系统高速转动时不需要达到加工件，例如钛合金熔融的温度，仅达到其软化塑性变形的温度即可实施热钻工艺，大大降低了加工温度，有利于延长热塑钻寿命。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声辅助热塑的钻孔方法，其特征在于，所述钻孔方法应用于基于超声辅助热塑的钻孔系统中，所述方法包括：控制所述钻孔系统以预设转速转动以及以预设振幅进行超声振动；控制所述钻孔系统向加工件移动，以对所述加工件钻孔。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钻孔系统包括承载所述加工件的机床工作台和热塑钻；所述控制所述钻孔系统以预设转速转动以及以预设振幅进行超声振动的步骤，还包括：控制所述机床工作台和/或所述热塑钻以所述预设转速转动，以及控制所述机床工作台和/或所述热塑钻以所述预设振幅进行超声振动。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述机床工作台和/或所述热塑钻以所述预设振幅进行超声振动的步骤，还包括：控制所述机床工作台和/或所述热塑钻以所述预设振幅相对于所述加工件的预设方向进行所述超声振动，其中所述预设方向包括以下方向的至少一组：相对所述加工件的上下方向、左右方向以及前后方向。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钻孔系统包括承载所述加工件的机床工作台和热塑钻；所述控制所述钻孔系统向加工件移动的步骤包括：控制所述热塑钻以预设移动速度向所述加工件移动，或者控制所述机床工作台以所述预设移动速度向所述热塑钻移动，以对所述加工件钻孔。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设转速范围为100转/分
‑
10000转/分，所述预设振幅范围为0.1微米
‑
20微米，所述预设移动速度范围为10毫米/分
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘跃财，罗虎，王富全，陈威，杨兴，吴泓，
申请(专利权)人：深圳迈菲精密有限公司，
类型：发明
国别省市：