專利名稱：微小孔超聲振動鉆削裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種微小孔鉆削加工中使用的超聲振動鉆削裝置。
微小孔(孔徑在1mm以下)加工一直是機械制造中的難點，利用普通鉆削法加工微小孔不僅效率低，而且鉆頭易折斷，目前已有超聲振動鉆削加工工藝，它具有加工效率高，鉆頭壽命長，加工表面質(zhì)量好等優(yōu)點，但在加工微小孔時效果不理想。
超聲振動鉆削是將超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻電信號，經(jīng)振動主軸上的換能器轉(zhuǎn)化為高頻機械振動，再由變幅桿將振動傳給鉆頭，鉆頭一邊隨主軸做高速旋轉(zhuǎn)，一邊做軸向超聲振動。目前國內(nèi)外尚無適用于微小孔加工的超聲振動鉆削裝置。
本實用新型的目的就是為了解決微小孔加工的難題，而設(shè)計的微小孔超聲振動鉆削裝置。
本實用新型所述的微小孔超聲振動鉆削裝置主要由超聲波發(fā)生器(1)、振動主軸(2)、小型臺鉆本體(4)、鉆頭(5)、鉆夾頭(6)、套筒(9)、壓電陶瓷(10)、振動主軸支承軸承(11)組成的微小孔超聲振動鉆削裝置，其特征在于振動主軸輸出端直徑與鉆頭之比大于10，在振動主軸支承軸承下面設(shè)有電信號引出軸承(3)，在電信號引出軸承上設(shè)有絕緣內(nèi)套(7)和絕緣外套(12)，絕緣內(nèi)套一端面帶有臺階，并設(shè)有穿線孔，用來與振動主軸支承軸承絕緣，絕緣外套從振動主軸下端套入用于固定信號引出軸承(3)，并與套筒(9)聯(lián)接，壓電陶瓷片上的電信號正極引出線(8)經(jīng)振動主軸上的縱向槽引出，穿過絕緣內(nèi)套上的小孔與電信號引出軸承相聯(lián)，利用該軸承內(nèi)環(huán)端面將引線擠住，在軸承外環(huán)將電線接出，整個軸承用絕緣外套絕緣保護，使電信號的引出由一軸承代替原有的電刷。而電信號負極直接由振動主軸傳給鉆床床身。
由聲學理論中的等效網(wǎng)絡(luò)分析法，可得到超聲振動主軸系統(tǒng)的諧振條件為
·Z2＝Zttgαt(1)式中符號意義如下Z0為換能器聲阻，Z0＝ρ0C0S0，C20＝E0／ρ0，α0＝K0L0，K0＝ω／C0，S0及L0分別為換能器面積及長度。
Z1＝ρCS1，Z2＝ρCS2，α1＝KL1，α2＝KL2，K＝ω／C，C2＝E／ρ，L1、L2分別為階梯式變幅桿粗、細段長度，S1、S2分別為粗、細段面積。
Zt為鉆頭材料聲阻，Zt＝ρtCtSt，αt＝KtLt，Kt＝ω／Ct，Lt為鉆頭伸出長度。
由公式(1)算出的主軸振動系統(tǒng)諧振頻率fg與鉆頭伸出長度Lt、鉆夾頭下端(振動主軸輸出端)直徑(d2)與鉆頭直徑(dt)之比d2／dt的理論關(guān)系曲面見圖2，由圖可見，當d2＞＞dt時，鉆頭伸出長度Lt的變化對振動系統(tǒng)的諧振頻率fg的影響很小。這說明當d2不可能做的很大的情況下，超聲振動鉆削更適合于微小孔的加工。為了解決微小孔加工時主軸轉(zhuǎn)速高，電信號引出困難的問題，本實用新型采用軸承(3)將換能器正極的電信號引出，負極電信號由主軸經(jīng)鉆床床身傳出，并接至超聲波發(fā)生器上。
本實用新型所述的微小孔超聲振動鉆削裝置具有的優(yōu)點是鉆頭裝夾方便，伸出長度不必按照半波長的整數(shù)倍嚴格控制，只要鉆頭直徑足夠小，Lt的變化對振動系統(tǒng)頻率的影響就很小。由于微小孔振動鉆削需要的振幅和功率小，換能器發(fā)熱少，加之主軸轉(zhuǎn)速高，振動主軸靠自然風冷即可。高轉(zhuǎn)速的電信號引出采用軸承后，避免了采用常規(guī)電刷高速下易磨損的問題。
附


圖1是本實用新型所述的微小孔超聲振動鉆削裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
附圖2是用公式(1)計算得到的主軸振動系統(tǒng)諧振頻率fg與鉆頭伸出長度及面積關(guān)系的理論曲面圖。
附圖3是振動主軸部分的放大圖。
圖中(1)為超聲波發(fā)生器、(2)為振動主軸、(3)為電信號引出軸承、(4)為小型臺鉆本體、(5)為鉆頭、(6)為鉆夾頭、(7)為絕緣內(nèi)套、(8)為電信號正極引出線、(9)為套筒、(10)為壓電陶瓷片、(11)為支承軸承、(12)為絕緣外套。
附
圖1是本實用新型所述的微小孔超聲振動鉆削裝置的實施例。振動主軸下端與鉆夾頭相連，鉆夾頭夾持部位直徑為8mm，所夾鉆頭直徑0.4mm，其d2／dt＝20。旋轉(zhuǎn)主軸上換能器的電信號由軸承(3)引出，該軸承內(nèi)孔與主軸絕緣。
權(quán)利要求1.一種主要由超聲波發(fā)生器(1)、振動主軸(2)、小型臺鉆本體(4)、鉆頭(5)、鉆夾頭(6)、套筒(9)、壓電陶瓷(10)、振動主軸支承軸承(11)組成的微小孔超聲振動鉆削裝置，其特征在于振動主軸輸出端直徑與鉆頭之比大于10，在振動主軸支承軸承下面設(shè)有電信號引出軸承(3)，在電信號引出軸承上設(shè)有絕緣內(nèi)套(7)和絕緣外套(12)，絕緣內(nèi)套一端面帶有臺階，并有穿線孔與振動主軸支承軸承絕緣，絕緣外套從振動主軸下端套入用于固定電信引出軸承(3)，并與套筒(9)聯(lián)接，壓電陶瓷片(10)上的電信號正極引出線(8)經(jīng)振動主軸上的縱向槽引出，穿過絕緣內(nèi)套上的小孔與電信號引出軸承相聯(lián)，再在軸承外環(huán)將電線通過絕緣外套接出。
專利摘要本實用新型是一種微小孔超聲振動鉆削裝置。其特征是振動主軸輸出端直徑與鉆頭直徑之比d
文檔編號B23B39/10GK2082651SQ90222220
公開日1991年8月14日 申請日期1990年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月13日
發(fā)明者趙繼, 王立江, 韓春學 申請人:吉林工業(yè)大學