CN106313340B - 一种工程陶瓷复频超声加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷孔加工装置，具体为一种工程陶瓷复频超声加工装置，解决了现有加工装置存在加工质量和效率较差、成本高且加工形状受限的问题。包括支架，支架上设置有变幅杆，变幅杆的下端设置有与其连接的换能器，变幅杆的上端设置有与其连接且上部直径大于下部直径的阶梯状连接块，阶梯状连接块上套有位于其阶梯面和变幅杆上端面之间的自由质量套管，阶梯状连接块上端连接有钻头，钻头上方设置有工件工作台，工件工作台的一侧设置有上下滑动的导轨。本发明结构设计合理可靠，降低了能耗，大幅度提高了加工精度和加工效率，而且其运动部件少、结构简单、重量轻，同时无旋转运动，无需保持旋转力矩，可用于高温、低温或真空等环境。

Description

一种工程陶瓷复频超声加工装置
技术领域
本发明涉及陶瓷孔加工装置，具体为一种工程陶瓷复频超声加工装置。
背景技术
随着工程陶瓷在航空航天、电子、汽车等领域的应用越来越广泛，对这些材料的加工方法的要求越来越高。然而由于工程陶瓷材料硬而脆的特性，通常难以用传统的机械加工方法加工，并且大多数陶瓷导电性能差，因而限制了电火花加工的使用。鉴于此，陶瓷材料在加工上受到很大限制。
目前，陶瓷加工的方法主要有机械加工、激光加工和超声波加工等，其中应用较广泛的是超声波加工。超声波加工主要是将超声发生器产生的震荡信号，经换能器转换为高频机械振动信号，使工具产生振动，从而带动悬浮磨粒不断地撞击加工表面。当前超声加工应用较多的是旋转加工，即在工具不断振动的同时还以一定的速度旋转，把工件材料粉碎成很小的微粒去除。
现有超声旋转加工技术一般只适用于小孔加工，难以加工型腔和特殊轮廓的孔，同时由于加工过程中伴随有旋转力矩，使得加工速度和加工质量受到影响。此外，该技术主要是单一频率加工，加工零件的形状受到限制，同时使得加工效率与质量难以得到极大改善，还伴随有高昂的加工成本。
发明内容
本发明为了解决现有加工装置存在加工质量和效率较差、成本高且加工形状受限的问题，提供了一种工程陶瓷复频超声加工装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种工程陶瓷复频超声加工装置，包括设置在机床工作台上的支架，支架上设置有变幅杆，变幅杆的下端设置有与其连接的换能器，变幅杆的上端设置有与其连接且上部直径大于下部直径的阶梯状连接块，阶梯状连接块上套有位于其阶梯面和变幅杆上端面之间的自由质量套管，阶梯状连接块上端连接有钻头，钻头上方设置有工件工作台，工件工作台的一侧设置有上下滑动的导轨。
进行陶瓷加工作业时，将待加工陶瓷件装夹在工件工作台上，调整变幅杆与工件工作台的垂直度要求后，使钻头移动至待加工孔位置，并纵向移动导轨，使钻头与待加工陶瓷件表面接触；启动超声发生器，使变幅杆及钻头以一定频率沿纵向做超声振动，同时自由质量套管在钻头与变幅杆之间做纵向低频振动，高、低频振动共同进行切削，同时待加工陶瓷件在竖直方向上做微量进给运动，直至完成打孔过程，克服了现有加工装置存在加工质量和效率较差、成本高且加工形状受限的问题。
导轨上方设置有与其连接的水平连接板，水平连接板上设置有左右分布的定滑轮，且两定滑轮上设置有一端与工件工作台右侧连接、另一端连接有配重块的钢丝绳。
通过设置配重来进一步保证工件工作台的水平精度，进一步提高了待加工陶瓷件的加工精度。
支架包括套管，套管下侧壁开有一对对称设置的压装孔，压装孔上均设置有与机床工作台连接的压板，套管上端固定有与变幅杆过盈配合的连接环。
支架的结构设计及与变幅杆的固定方式更加合理可靠，进一步提高了支架的稳定性能。
本发明结构设计合理可靠，降低了能耗，大幅度提高了加工精度和加工效率，而且其运动部件少、结构简单、重量轻，同时无旋转运动，无需保持旋转力矩，可用于高温、低温或真空等环境。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中导轨处的结构示意图。
图中：1-支架，2-变幅杆，3-换能器，4-阶梯状连接块，5-自由质量套管，6-工件工作台，7-导轨，8-水平连接板，9-定滑轮，10-配重块，11-钢丝绳,12-套管，13-压装孔，14-压板，15-连接环，16-钻头。
具体实施方式
一种工程陶瓷复频超声加工装置，包括设置在机床工作台上的支架1，支架1上设置有变幅杆2，变幅杆2的下端设置有与其连接的换能器3，变幅杆2的上端设置有与其连接且上部直径大于下部直径的阶梯状连接块4，阶梯状连接块4上套有位于其阶梯面和变幅杆2上端面之间的自由质量套管5，阶梯状连接块4上端连接有钻头16，钻头16上方设置有工件工作台6，工件工作台6的一侧设置有上下滑动的导轨7。
导轨7上方设置有与其连接的水平连接板8，水平连接板8上设置有左右分布的定滑轮9，且两定滑轮9上设置有一端与工件工作台6右侧连接、另一端连接有配重块10的钢丝绳11；支架1包括套管12，套管12下侧壁开有一对对称设置的压装孔13，压装孔13上均设置有与机床工作台连接的压板14，套管12上端固定有与变幅杆2过盈配合的连接环15。
具体实施过程中，钻头16的振动冲击动应力与自由质量套管5的高度有关，且冲击动应力随着自由质量套管的高度的增大而增大，且其变化幅度随高度的逐渐增加越来越明显；此外，自由质量套管主要通过碰撞来完成积蓄、传递能量的过程。
针对不同的加工件，调整钻头16的形状以加工不同形状、尺寸的孔。
钻头16以20 kHz的频率沿纵向做超声振动，同时自由质量套管5做纵向低频振动，其运动范围为6mm，振动频率范围为500-1000Hz；在钻头16直径为3mm时，自由质量套管5的高度为4.5mm，加工时间60s时，材料去除率能够达到0.15g/min。

Claims (3)

1.一种工程陶瓷复频超声加工装置，其特征在于：包括设置在机床工作台上的支架（1），支架（1）上设置有变幅杆（2），变幅杆（2）的下端设置有与其连接的换能器（3），变幅杆（2）的上端设置有与其连接且上部直径大于下部直径的阶梯状连接块（4），阶梯状连接块（4）上套有位于其阶梯面和变幅杆（2）上端面之间的自由质量套管（5），阶梯状连接块（4）上端连接有钻头（16），自由质量套管（5）在钻头（16）与变幅杆（2）之间做纵向低频振动，钻头（16）上方设置有工件工作台（6），工件工作台（6）的一侧设置有上下滑动的导轨（7）。
2.根据权利要求1所述的一种工程陶瓷复频超声加工装置，其特征在于：导轨（7）上方设置有与其连接的水平连接板（8），水平连接板（8）上设置有左右分布的定滑轮（9），且两定滑轮（9）上设置有一端与工件工作台（6）右侧连接、另一端连接有配重块（10）的钢丝绳（11）。
3.根据权利要求1或2所述的一种工程陶瓷复频超声加工装置，其特征在于：支架（1）包括套管（12），套管（12）下侧壁开有一对对称设置的压装孔（13），压装孔（13）上均设置有与机床工作台连接的压板（14），套管（12）上端固定有与变幅杆（2）过盈配合的连接环（15）。
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