本發(fā)明屬于機械加工技術領域，涉及氣浮主軸和超聲波加工技術，具體地說是一種脆硬材料超精密加工用氣浮超聲波鉆銑軸，用于各種脆硬材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、鍺、鐵氧體、寶石和玉器等的鉆孔、切割、開槽、套料及面型加工等方面。

背景技術：

由于脆硬材料的優(yōu)異性能，被廣泛應用于現(xiàn)代高技術行業(yè)的諸多領域。采用脆性材料的器件表面質(zhì)量和精度要求很高，因此需對其進行超精密加工。目前對脆硬材料的超精密加工，普遍采用的是研磨拋光的方法，這種方法速度很慢，且依賴于操作工人的經(jīng)驗，對工人的要求很高，制約了產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)。

隨著現(xiàn)代機械加工技術的發(fā)展，氣浮主軸已可以提供滿足超精密加工所需的徑向和軸向旋轉(zhuǎn)精度，且其穩(wěn)定的軸承硬度，能夠確保所加工的脆硬材料表面以下部分的破損程度最小。同時，超聲波加工技術以其對工件的作用力小、熱影響小和工具的硬度可以低于工件材料等特點，在脆硬材料加工方面有其獨特優(yōu)勢。

目前，氣浮主軸和超聲波加工技術在脆硬材料的加工中都有所應用，但氣浮主軸的應用還僅停留在替換原有各種研磨設備主軸的層次上，依然存在速度慢和依賴工人經(jīng)驗的問題，而超聲波加工設備的精度仍然停留在精密機械加工的水平，達不到脆硬材料器件通常所需的光學級要求。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種應用于脆硬材料超精密加工的，采用氣浮主軸和超聲波加工技術相結(jié)合的，可旋轉(zhuǎn)鉆銑加工的主軸。該主軸可與鉆床、銑床、數(shù)控機床、加工中心等旋轉(zhuǎn)機床設備結(jié)合實現(xiàn)對脆硬材料的超精密加工，加工精度可達到成像光學級，同時提高了加工速度，且擺脫了對工人經(jīng)驗的依賴，便于產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術解決方案是包括有驅(qū)動電機（1），氣浮主軸（2），旋轉(zhuǎn)導電環(huán)（3），電源導線（4），超聲波換能與變幅組件（5），鎖緊組件（6），鉆銑刀具（7），其特征在于所述氣浮主軸（2）的旋轉(zhuǎn)軸前端連接超聲波換能與變幅組件（5）。所述鎖緊組件（6）固定連接到超聲波換能與變幅組件（5）的變幅桿上，用于鎖緊鉆銑刀具（7）。所述旋轉(zhuǎn)導電環(huán)（3）的內(nèi)環(huán)固定在氣浮主軸（2）的旋轉(zhuǎn)軸上，外環(huán)通過銷軸與撥叉軟連接到氣浮主軸（2）的外殼上，通過電源導線（4）與超聲波換能與變幅組件（5）連接供電。所述氣浮主軸（2）的后端連接有驅(qū)動電機（1）。

所述旋轉(zhuǎn)導電環(huán)3的作用是將超聲波發(fā)生器輸出的電能傳遞給旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的超聲波換能器，由換能器將電信號轉(zhuǎn)換為機械振動。

本發(fā)明的工作原理是：驅(qū)動電機帶動氣浮主軸旋轉(zhuǎn)，再由氣浮主軸旋轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)導電環(huán)內(nèi)環(huán)、超聲波換能與變幅組件、鎖緊組件和鉆銑刀具實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)加工。其中氣浮主軸用來保證徑向和軸向旋轉(zhuǎn)精度；超聲波換能與變幅組件通過產(chǎn)生小幅的高頻振動，傳導到刀具上產(chǎn)生高頻的捶擊作用，消除或降低刀具與工件間的擠壓作用力，避免主軸因擠壓作用力產(chǎn)生徑向偏差，同時還能降低對鉆銑刀具硬度的要求；旋轉(zhuǎn)導電環(huán)用來保證超聲波換能與變幅組件在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)也能通電工作；鎖緊組件起便捷更換刀具并固定的作用。

通過上述公開內(nèi)容，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述的脆硬材料超精密加工用氣浮超聲旋轉(zhuǎn)鉆銑軸，利用氣浮主軸與超聲波加工技術，有效的解決了脆硬材料加工過程中的邊角破裂的問題，可使脆硬材料加工設備的精度提升到0. 1μm以內(nèi)，表面粗糙度可達到0.012μm，改變了以研磨為主的傳統(tǒng)加工工藝，有效提高了加工速度，且擺脫了對工人操作經(jīng)驗的依賴，有利于自動化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、驅(qū)動電機，2、氣浮主軸，3、旋轉(zhuǎn)導電環(huán)，4、電源導線，5、超聲波換能與變幅組件，6、鎖緊組件，7、鉆銑刀具。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步闡述。

如圖所示，本發(fā)明所述的脆硬材料超精密加工用氣浮超聲旋轉(zhuǎn)鉆銑軸包含驅(qū)動電機1和氣浮主軸2，為使氣浮主軸2不受驅(qū)動電機1的振動影響，將兩者分別固定在機床上，其間采用軟性材料相互連接。氣浮主軸2上設置一對通氣孔和一對通水降溫孔，便于通氣使主軸懸浮起來和用水降低主軸的溫度，氣浮主軸2采用法蘭盤固定的方式和機床連接。

本發(fā)明采用將超聲波換能與變幅組件5、鎖緊組件6和鉆銑刀具7都隨氣浮主軸2的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的方式來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)加工，這種方式使超聲波換能與變幅組件5不能用常用的直接方式供電，故添加旋轉(zhuǎn)導電環(huán)3來給超聲波換能與變幅組件5供電；旋轉(zhuǎn)導電環(huán)3的內(nèi)環(huán)與氣浮主軸2的旋轉(zhuǎn)軸用螺釘固定在一起，外環(huán)與氣浮主軸2的外殼采用撥叉的方式使外環(huán)不隨內(nèi)環(huán)一起轉(zhuǎn)動，但又在軸向處于自由狀態(tài)，避免硬性連接破壞導電環(huán)；旋轉(zhuǎn)導電環(huán)3通過電源導線4給超聲波換能與變幅組件5供電。

本發(fā)明采用方便更換刀具的鎖緊組件6來固定鉆銑刀具7，便于根據(jù)需要更換合適的刀具進行加工，鎖緊組件6采用螺紋固定連接的方式連接到超聲波換能與變幅組件5的變幅桿上，便于保證超時振動的傳導。