CN102059365B - 一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其包括有滑环、前盖板、A陶瓷片、B陶瓷片、后盖板、法兰盘、挡圈、铰刀或套料钻。气钻的主轴连接在前盖板的内螺纹孔中，前盖板的外螺纹段上顺次套接A陶瓷片、B陶瓷片后，外螺纹段安装在后盖板的螺纹孔内，前盖板的另一端连接有铰刀或套料刀具；滑环的内圈安装在后盖板的外缘上，滑环的外圈与法兰盘之间有挡圈，气钻的外壳与法兰盘连接。本发明的装置能够应用于复材钛合金叠层材料大孔高质高效低成本紧固件孔的加工。

Description

一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置
技术领域
本发明涉及一种超声振动钻削装置，更特别地说，是指一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置。该超声振动钻削装置更佳适用于对碳纤维复合材料与钛合金叠层高质高效低成本的紧固件大孔加工。
背景技术
超声振动切削是将一超声振动附加于刀具上，使原本连续的切削过程变成断续的，具有特殊切削效果的切削方式，是日本学者率先提出来的。超声振动切削具有降低切削力和切削温度、提高表面质量和形位精度的独特优点。但是，以往的振动加工装置存在着结构较复杂、体积大，不能回转等缺点，通常都是应用于机床或各类加工中心上面。因此振动装置的便携性能差，限制了振动技术在轻巧便携的手动工具中的应用，尤其是目前飞机蒙皮装配现场中普通气钻无法应用振动技术优势来进行大量难加工叠层材料高质高效低成本的紧固件孔加工。
发明内容
为了解决飞机蒙皮装配现场中难加工叠层材料高紧固件孔的质高效低成本加工，本发明提供一种应用于气钻的超声振动钻削装置。
本发明的一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置，该装置包括有滑环(1)、前盖板(2)、A陶瓷片(2A)、B陶瓷片(2B)、后盖板(3)、法兰盘(5)、挡圈(6)、手动气钻(13)和铰刀(4)或者套料钻(4A)，前盖板(2)的一端连接铰刀(4)或者套料钻；气钻(13)的外壳与法兰盘(5)连接，气钻(13)的主轴连接在前盖板(2)的内螺纹孔(21)中；
前盖板(2)的轴向中心为内螺纹孔(21)，前盖板(2)的另一端设计成外螺纹段(22)，外螺纹段(22)顺次套接A陶瓷片(2A)、B陶瓷片(2B)后，螺纹连接在后盖板(3)的内螺纹孔(3A)中；
滑环(1)的内圈安装在后盖板(3)上，滑环(1)的外圈通过螺栓与挡圈(6)、法兰盘(5)连接。
所述的应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其滑环(1)、前盖板(2)、法兰盘(5)、挡圈(6)、B陶瓷片(2B)、A陶瓷片(2A)和后盖板(3)构成换能器；所述换能器能够为铰刀(4)或者套料钻提供单一方向或者椭圆轨迹振动。
所述的应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其A被加工件(11)的材料为碳纤维复合材料，B被加工件(12)的材料为钛合金，A被加工件(11)与B被加工件(12)为叠层放置。
本发明的超声振动套料加工装置的优点在于：
①仅通过前盖板随气钻主轴的旋转来带动两个陶瓷片、后盖板的旋转，其结构设计简单，更佳有利于旋转的前盖板将旋转运动传给刀具(铰刀或套料钻)，同时也使得刀具(铰刀或套料钻)在加工过程中实现垂直于工件方向的进给运动。
②在后盖板的外缘上安装滑环，利用法兰盘使滑环的外圈与手动气钻的外壳固连，实现了换能器的旋转供电。
③本发明装置是基于朗之万换能器模型，通过结构的巧妙设计，换能器材料的选择，使其在结构小巧轻便的基础上，保证了振动效果的优良发挥，并且通过选择安装不同振动形式的陶瓷堆，可以分别实现刀具(铰刀或套料钻)不同振动模式。更佳适合在飞机蒙皮装配现场中对难加工叠层蒙皮材料的紧固件大孔孔的高质高效低成本的加工。
④本发明中刀具(铰刀或套料钻)和气钻主轴的螺纹接口装配，不但便于换能器与普通气钻主轴和刀具的拆卸，保证整个气钻工具的回转精度，而且使换能器更有效地将振动传递给刀具。
⑤本发明通过实现普通气钻的超声振动加工，可以有效降低切削力和切削温度，提高加工精度和表面质量，延长刀具(铰刀或套料钻)的寿命，降低加工成本，从而更加适合飞机蒙皮复钛叠层紧固件大孔的高质高效低成本的加工。
⑥实现了振动工具小型化，精密化的设计，这更佳有利于与普通气钻配套使用。
附图说明
图1是本发明超声振动钻削装置的结构图。
图1A是本发明超声振动钻削装置的分解图。
图1B是套料钻的结构图。
图2是未装配滑环、法兰盘的本发明超声振动钻削装置的结构图。
图3是本发明超声振动钻削装置中前盖板的结构图。
图中：       1.滑环        1A.滑环外圈 1B.滑环内圈    2.前盖板
21.内螺纹孔  22.外螺纹段   3.后盖板    3A.内螺纹孔    4.铰刀
4A.套料钻    5.法兰盘      6.挡圈
11.A被加工件 12.B被加工件  13.手动气钻
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1、图1A、图1B所示，本发明的一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其包括有滑环1、前盖板2、A陶瓷片2A、B陶瓷片2B、后盖板3、法兰盘5和挡圈6；前盖板2的一端能够用于连接铰刀4(图1A所示)或者套料钻4A(图1B所示)。在本发明中，气钻13的外壳与法兰盘5连接，气钻13的主轴连接在前盖板2的内螺纹孔21中。为了实现在施工现场的移动性，气钻13采用手动气钻。本发明中刀具(铰刀或套料钻)和气钻主轴的螺纹接口装配，不但便于换能器与普通气钻主轴和刀具的拆卸，保证整个气钻工具的回转精度，而且使换能器更有效地将振动传递给刀具。
在本发明中，参见图1A所示，A被加工件11的材料为碳纤维复合材料，B被加工件12的材料为钛合金。A被加工件11与B被加工件12为叠层结构。本发明装置是基于朗之万换能器模型，通过结构的巧妙设计，换能器材料的选择，使其在结构小巧轻便的基础上，保证了振动效果的优良发挥，并且通过选择安装不同振动形式的陶瓷堆，可以分别实现刀具(铰刀或套料钻)不同振动模式。更佳适合在飞机蒙皮装配现场中对难加工叠层蒙皮材料的紧固件大孔孔的高质高效低成本的加工。
在本发明中，滑环1、前盖板2、A陶瓷片2A、B陶瓷片2B、后盖板3、法兰盘5和挡圈6构成换能器。所述换能器能够为刀具(铰刀4、套料钻4A等)提供单一方向或者椭圆轨迹振动，可以有效降低切削力和切削温度，提高加工精度和表面加工质量，延长刀具寿命。仅通过前盖板随气钻主轴的旋转来带动两个陶瓷片、后盖板的旋转，其结构设计简单，更佳有利于旋转的前盖板将旋转运动传给刀具(铰刀或套料钻)，同时也使得刀具(铰刀或套料钻)在加工过程中实现垂直于工件方向的进给运动。
前盖板2
参见图1A、图2、图3所示，前盖板2的轴向中心为内螺纹孔21，前盖板2的一端用于连接铰刀4，即铰刀4的螺纹段连接在内螺纹孔21内，前盖板2的另一端设计成外螺纹段22，外螺纹段22顺次套接A陶瓷片2A、B陶瓷片2B后，螺纹连接在后盖板3的内螺纹孔3A中。
本发明的一种应用于手钻的超声振动钻削装置的连接关系为：
气钻13的外壳安装在法兰盘5上，气钻13的主轴安装在前盖板2的外螺纹段22端的内螺纹孔21内；前盖板2的外螺纹段22上顺次套接有A陶瓷片2A、B陶瓷片2B后，外螺纹段22连接在后盖板3的内螺纹孔内；滑环1的内圈安装在后盖板3上，滑环1的外圈通过螺栓与挡圈6、法兰盘5连接；前盖板2的一端安装有铰刀4，即铰刀4的螺纹段安装在前盖板2的一端内螺纹孔21内，铰刀4的另一端与A被加工件11的表面垂直，A被加工件11与B被加工件12重叠在一起。
采用本发明的超声振动钻削装置进行振动紧固件孔加工时的过程为：
按下气钻13扳机，此时气钻主轴旋转，在气钻主轴的带动下前盖板2旋转；转运着的前盖板2将旋转运动传给铰刀4和后盖板3。而后盖板3旋转带动滑环1内圈旋转。滑环1外圈通过螺栓与垫圈6、法兰盘5连接，法兰盘5通过钉丝与气钻枪体外壳固定不动。
按下气钻13扳机，此时气钻主轴旋转，在气钻主轴的带动下前盖板2旋转；转运着的前盖板2将旋转运动传给套料钻和后盖板3。而后盖板3旋转带动滑环1内圈旋转。滑环1外圈通过螺栓与垫圈6、法兰盘5连接，法兰盘5通过钉丝与气钻枪体外壳固定不动。

Claims (5)

1.一种应用于气钻的超声振动套铰加工装置，包括有手动气钻(13)、铰刀(4)或者套料钻，其特征在于：还包括有滑环(1)、前盖板(2)、A陶瓷片(2A)、B陶瓷片(2B)、后盖板(3)、法兰盘(5)和挡圈(6)；前盖板(2)的一端连接铰刀(4)或者套料钻；气钻(13)的外壳与法兰盘(5)连接，气钻(13)的主轴连接在前盖板(2)的内螺纹孔(21)中；
前盖板(2)的轴向中心为内螺纹孔(21)，前盖板(2)的另一端设计成外螺纹段(22)，外螺纹段(22)顺次套接A陶瓷片(2A)、B陶瓷片(2B)后，螺纹连接在后盖板(3)的内螺纹孔(3A)中；
滑环(1)的内圈安装在后盖板(3)上，滑环(1)的外圈通过螺栓与挡圈(6)、法兰盘(5)连接。
2.根据权利要求1所述的应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其特征在于：滑环(1)、前盖板(2)、法兰盘(5)、挡圈(6)、B陶瓷片(2B)、A陶瓷片(2A)和后盖板(3)构成换能器；所述换能器能够为铰刀(4)或者套料钻提供单一方向或者椭圆轨迹振动。
3.根据权利要求1所述的应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其特征在于：A被加工件(11)的材料为碳纤维复合材料，B被加工件(12)的材料为钛合金，A被加工件(11)与B被加工件(12)为叠层放置。
4.根据权利要求1所述的应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其特征在于：当按下气钻(13)扳机，此时气钻主轴旋转，在气钻主轴的带动下前盖板(2)旋转；转运着的前盖板(2)将旋转运动传给铰刀(4)和后盖板(3)；而后盖板(3)旋转带动滑环(1)内圈旋转；滑环(1)外圈通过螺栓与挡圈(6)、法兰盘(5)连接，法兰盘(5)通过钉丝与气钻枪体外壳固定不动。
5.根据权利要求1所述的应用于气钻的超声振动套铰加工装置，其特征在于：当按下气钻(13)扳机，此时气钻主轴旋转，在气钻主轴的带动下前盖板(2)旋转；转运着的前盖板(2)将旋转运动传给套料钻和后盖板(3)；而后盖板(3)旋转带动滑环(1)内圈旋转；滑环(1)外圈通过螺栓与挡圈(6)、法兰盘(5)连接，法兰盘(5)通过钉丝与气钻枪体外壳固定不动。
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