本發(fā)明涉及陶瓷孔加工裝置，具體為一種工程陶瓷復(fù)頻超聲加工裝置。

背景技術(shù)：

隨著工程陶瓷在航空航天、電子、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)這些材料的加工方法的要求越來(lái)越高。然而由于工程陶瓷材料硬而脆的特性，通常難以用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法加工，并且大多數(shù)陶瓷導(dǎo)電性能差，因而限制了電火花加工的使用。鑒于此，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機(jī)械加工、激光加工和超聲波加工等，其中應(yīng)用較廣泛的是超聲波加工。超聲波加工主要是將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的震蕩信號(hào)，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，使工具產(chǎn)生振動(dòng)，從而帶動(dòng)懸浮磨粒不斷地撞擊加工表面。當(dāng)前超聲加工應(yīng)用較多的是旋轉(zhuǎn)加工，即在工具不斷振動(dòng)的同時(shí)還以一定的速度旋轉(zhuǎn)，把工件材料粉碎成很小的微粒去除。

現(xiàn)有超聲旋轉(zhuǎn)加工技術(shù)一般只適用于小孔加工，難以加工型腔和特殊輪廓的孔，同時(shí)由于加工過(guò)程中伴隨有旋轉(zhuǎn)力矩，使得加工速度和加工質(zhì)量受到影響。此外，該技術(shù)主要是單一頻率加工，加工零件的形狀受到限制，同時(shí)使得加工效率與質(zhì)量難以得到極大改善，還伴隨有高昂的加工成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有加工裝置存在加工質(zhì)量和效率較差、成本高且加工形狀受限的問(wèn)題，提供了一種工程陶瓷復(fù)頻超聲加工裝置。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種工程陶瓷復(fù)頻超聲加工裝置，包括設(shè)置在機(jī)床工作臺(tái)上的支架，支架上設(shè)置有變幅桿，變幅桿的下端設(shè)置有與其連接的換能器，變幅桿的上端設(shè)置有與其連接且上部直徑大于下部直徑的階梯狀連接塊，階梯狀連接塊上套有位于其階梯面和變幅桿上端面之間的自由質(zhì)量套管，階梯狀連接塊上端連接有鉆頭，鉆頭上方設(shè)置有工件工作臺(tái)，工件工作臺(tái)的一側(cè)設(shè)置有上下滑動(dòng)的導(dǎo)軌。

進(jìn)行陶瓷加工作業(yè)時(shí)，將待加工陶瓷件裝夾在工件工作臺(tái)上，調(diào)整變幅桿與工件工作臺(tái)的垂直度要求后，使鉆頭移動(dòng)至待加工孔位置，并縱向移動(dòng)導(dǎo)軌，使鉆頭與待加工陶瓷件表面接觸；啟動(dòng)超聲發(fā)生器，使變幅桿及鉆頭以一定頻率沿縱向做超聲振動(dòng)，同時(shí)自由質(zhì)量套管在鉆頭與變幅桿之間做縱向低頻振動(dòng)，高、低頻振動(dòng)共同進(jìn)行切削，同時(shí)待加工陶瓷件在豎直方向上做微量進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直至完成打孔過(guò)程，克服了現(xiàn)有加工裝置存在加工質(zhì)量和效率較差、成本高且加工形狀受限的問(wèn)題。

導(dǎo)軌上方設(shè)置有與其連接的水平連接板，水平連接板上設(shè)置有左右分布的定滑輪，且兩定滑輪上設(shè)置有一端與工件工作臺(tái)右側(cè)連接、另一端連接有配重塊的鋼絲繩。

通過(guò)設(shè)置配重來(lái)進(jìn)一步保證工件工作臺(tái)的水平精度，進(jìn)一步提高了待加工陶瓷件的加工精度。

支架包括套管，套管下側(cè)壁開有一對(duì)對(duì)稱設(shè)置的壓裝孔，壓裝孔上均設(shè)置有與機(jī)床工作臺(tái)連接的壓板，套管上端固定有與變幅桿過(guò)盈配合的連接環(huán)。

支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及與變幅桿的固定方式更加合理可靠，進(jìn)一步提高了支架的穩(wěn)定性能。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠，降低了能耗，大幅度提高了加工精度和加工效率，而且其運(yùn)動(dòng)部件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，同時(shí)無(wú)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無(wú)需保持旋轉(zhuǎn)力矩，可用于高溫、低溫或真空等環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中導(dǎo)軌處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-支架，2-變幅桿，3-換能器，4-階梯狀連接塊，5-自由質(zhì)量套管，6-工件工作臺(tái)，7-導(dǎo)軌，8-水平連接板，9-定滑輪，10-配重塊，11-鋼絲繩,12-套管，13-壓裝孔，14-壓板，15-連接環(huán)，16-鉆頭。

具體實(shí)施方式

一種工程陶瓷復(fù)頻超聲加工裝置，包括設(shè)置在機(jī)床工作臺(tái)上的支架1，支架1上設(shè)置有變幅桿2，變幅桿2的下端設(shè)置有與其連接的換能器3，變幅桿2的上端設(shè)置有與其連接且上部直徑大于下部直徑的階梯狀連接塊4，階梯狀連接塊4上套有位于其階梯面和變幅桿2上端面之間的自由質(zhì)量套管5，階梯狀連接塊4上端連接有鉆頭16，鉆頭16上方設(shè)置有工件工作臺(tái)6，工件工作臺(tái)6的一側(cè)設(shè)置有上下滑動(dòng)的導(dǎo)軌7。

導(dǎo)軌7上方設(shè)置有與其連接的水平連接板8，水平連接板8上設(shè)置有左右分布的定滑輪9，且兩定滑輪9上設(shè)置有一端與工件工作臺(tái)6右側(cè)連接、另一端連接有配重塊10的鋼絲繩11；支架1包括套管12，套管12下側(cè)壁開有一對(duì)對(duì)稱設(shè)置的壓裝孔13，壓裝孔13上均設(shè)置有與機(jī)床工作臺(tái)連接的壓板14，套管12上端固定有與變幅桿2過(guò)盈配合的連接環(huán)15。

具體實(shí)施過(guò)程中，鉆頭16的振動(dòng)沖擊動(dòng)應(yīng)力與自由質(zhì)量套管5的高度有關(guān)，且沖擊動(dòng)應(yīng)力隨著自由質(zhì)量套管的高度的增大而增大，且其變化幅度隨高度的逐漸增加越來(lái)越明顯；此外，自由質(zhì)量套管主要通過(guò)碰撞來(lái)完成積蓄、傳遞能量的過(guò)程。

針對(duì)不同的加工件，調(diào)整鉆頭16的形狀以加工不同形狀、尺寸的孔。

鉆頭16以20 kHz的頻率沿縱向做超聲振動(dòng)，同時(shí)自由質(zhì)量套管5做縱向低頻振動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)范圍為6mm，振動(dòng)頻率范圍為500-1000Hz；在鉆頭16直徑為3mm時(shí)，自由質(zhì)量套管5的高度為4.5mm，加工時(shí)間60s時(shí)，材料去除率能夠達(dá)到0.15g/min。