微小孔超声振动钻削装置制造方法及图纸

技术编号:838700 阅读:209 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本实用新型专利技术是一种微小孔超声振动钻削装置。其特征是振动主轴输出端直径与钻头直径之比d-[2]/d-[t]大于10,高速旋转振动主轴上的换能器正极的电信号由带绝缘套的轴承引出,用来代替原有的电刷。该装置具有钻头装卸方便,电信号引出简单等优点,避免了电刷在高转速下易磨损及寿命低的问题。(*该技术在2000年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种微小孔钻削加工中使用的超声振动钻削装置。微小孔(孔径在1mm以下)加工一直是机械制造中的难点,利用普通钻削法加工微小孔不仅效率低,而且钻头易折断,目前已有超声振动钻削加工工艺,它具有加工效率高,钻头寿命长,加工表面质量好等优点,但在加工微小孔时效果不理想。超声振动钻削是将超声波发生器发出的高频电信号,经振动主轴上的换能器转化为高频机械振动,再由变幅杆将振动传给钻头,钻头一边随主轴做高速旋转,一边做轴向超声振动。目前国内外尚无适用于微小孔加工的超声振动钻削装置。本技术的目的就是为了解决微小孔加工的难题,而设计的微小孔超声振动钻削装置。本技术所述的微小孔超声振动钻削装置主要由超声波发生器(1)、振动主轴(2)、小型台钻本体(4)、钻头(5)、钻夹头(6)、套筒(9)、压电陶瓷(10)、振动主轴支承轴承(11)组成的微小孔超声振动钻削装置,其特征在于振动主轴输出端直径与钻头之比大于10,在振动主轴支承轴承下面设有电信号引出轴承(3),在电信号引出轴承上设有绝缘内套(7)和绝缘外套(12),绝缘内套一端面带有台阶,并设有穿线孔,用来与振动主轴支承轴承绝缘,绝缘外套从振动主轴下端套入用于固定信号引出轴承(3),并与套筒(9)联接,压电陶瓷片上的电信号正极引出线(8)经振动主轴上的纵向槽引出,穿过绝缘内套上的小孔与电信号引出轴承相联,利用该轴承内环端面将引线挤住,在轴承外环将电线接出,整个轴承用绝缘外套绝缘保护,使电信号的引出由一轴承代替原有的电刷。而电信号负极直接由振动主轴传给钻床床身。由声学理论中的等效网络分析法,可得到超声振动主轴系统的谐振条件为 ·Z2=Zttgαt(1)式中符号意义如下Z0为换能器声阻,Z0=ρ0C0S0,C20=E0/ρ0,α0=K0L0,K0=ω/C0,S0及L0分别为换能器面积及长度。Z1=ρCS1,Z2=ρCS2,α1=KL1,α2=KL2,K=ω/C,C2=E/ρ,L1、L2分别为阶梯式变幅杆粗、细段长度,S1、S2分别为粗、细段面积。Zt为钻头材料声阻,Zt=ρtCtSt,αt=KtLt,Kt=ω/Ct,Lt为钻头伸出长度。由公式(1)算出的主轴振动系统谐振频率fg与钻头伸出长度Lt、钻夹头下端(振动主轴输出端)直径(d2)与钻头直径(dt)之比d2/dt的理论关系曲面见图2,由图可见,当d2>>dt时,钻头伸出长度Lt的变化对振动系统的谐振频率fg的影响很小。这说明当d2不可能做的很大的情况下,超声振动钻削更适合于微小孔的加工。为了解决微小孔加工时主轴转速高,电信号引出困难的问题,本技术采用轴承(3)将换能器正极的电信号引出,负极电信号由主轴经钻床床身传出,并接至超声波发生器上。本技术所述的微小孔超声振动钻削装置具有的优点是钻头装夹方便,伸出长度不必按照半波长的整数倍严格控制,只要钻头直径足够小,Lt的变化对振动系统频率的影响就很小。由于微小孔振动钻削需要的振幅和功率小,换能器发热少,加之主轴转速高,振动主轴靠自然风冷即可。高转速的电信号引出采用轴承后,避免了采用常规电刷高速下易磨损的问题。附附图说明图1是本技术所述的微小孔超声振动钻削装置的结构简图。附图2是用公式(1)计算得到的主轴振动系统谐振频率fg与钻头伸出长度及面积关系的理论曲面图。附图3是振动主轴部分的放大图。图中(1)为超声波发生器、(2)为振动主轴、(3)为电信号引出轴承、(4)为小型台钻本体、(5)为钻头、(6)为钻夹头、(7)为绝缘内套、(8)为电信号正极引出线、(9)为套筒、(10)为压电陶瓷片、(11)为支承轴承、(12)为绝缘外套。附图1是本技术所述的微小孔超声振动钻削装置的实施例。振动主轴下端与钻夹头相连,钻夹头夹持部位直径为8mm,所夹钻头直径0.4mm,其d2/dt=20。旋转主轴上换能器的电信号由轴承(3)引出,该轴承内孔与主轴绝缘。权利要求1.一种主要由超声波发生器(1)、振动主轴(2)、小型台钻本体(4)、钻头(5)、钻夹头(6)、套筒(9)、压电陶瓷(10)、振动主轴支承轴承(11)组成的微小孔超声振动钻削装置,其特征在于振动主轴输出端直径与钻头之比大于10,在振动主轴支承轴承下面设有电信号引出轴承(3),在电信号引出轴承上设有绝缘内套(7)和绝缘外套(12),绝缘内套一端面带有台阶,并有穿线孔与振动主轴支承轴承绝缘,绝缘外套从振动主轴下端套入用于固定电信引出轴承(3),并与套筒(9)联接,压电陶瓷片(10)上的电信号正极引出线(8)经振动主轴上的纵向槽引出,穿过绝缘内套上的小孔与电信号引出轴承相联,再在轴承外环将电线通过绝缘外套接出。专利摘要本技术是一种微小孔超声振动钻削装置。其特征是振动主轴输出端直径与钻头直径之比d文档编号B23B39/10GK2082651SQ90222220公开日1991年8月14日 申请日期1990年10月13日 优先权日1990年10月13日专利技术者赵继, 王立江, 韩春学 申请人:吉林工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主要由超声波发生器(1)、振动主轴(2)、小型台钻本体(4)、钻头(5)、钻夹头(6)、套筒(9)、压电陶瓷(10)、振动主轴支承轴承(11)组成的微小孔超声振动钻削装置,其特征在于振动主轴输出端直径与钻头之比大于10,在振动主轴支承轴承下面设有电信号引出轴承(3),在电信号引出轴承上设有绝缘内套(7)和绝缘外套(12),绝缘内套一端面带有台阶,并有穿线孔与振动主轴支承轴承绝缘,绝缘外套从振动主轴下端套入用于固定电信引出轴承(3),并与套筒(9)联接,压电陶瓷片(10)上的电信号正极引出线(8)经振动主轴上的纵向槽引出,穿过绝缘内套上的小孔与电信号引出轴承相联,再在轴承外环将电线通过绝缘外套接出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:赵继王立江韩春学
申请(专利权)人:吉林工业大学
类型:实用新型
国别省市:22[中国|吉林]

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