CN115716141A - 一种适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，包括以下步骤：一、在机床箱体上安装异位孔超声钻削装置，该异位孔超声钻削装置包括主加工超声钻削机构、两个副加工超声钻削机构和CNC加工中心；二、将待加工的涡轮增压器壳体安装在该异位孔超声钻削装置的正下方；三、将三个异位孔的参数输入到CNC加工中心内置的加工程序中，设置钻削参数；四、启动机床，CNC加工中心控制主加工超声钻削机构和两个副加工超声钻削机构同时向下进给工作，实现一次进给同时加工涡轮增压器壳体上的三个异位孔。本发明旨在解决现有难加工材料涡轮增压器壳体异位孔加工精度差、工序单一等问题，提高制孔精度和加工效率。

Description

一种适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体的说，涉及一种适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法。

背景技术

涡轮增压器主要由泵轮和涡轮组成，它的主要作用是提高发动机进气量，进而提高发动机的输出功率，由于涡轮增压器工作温度很高，并且要承受很大的气体压力，因此要求涡轮增压器壳体上进出气口材料具有一定的强度、刚度、耐热性和耐腐蚀性等，常用的材料为镍基高温合金、耐热铸铁钢等，这些材料切削加工性能差，属于典型的难加工材料。

针对高温合金、耐热铸铁钢等难加工材料，孔的加工难度明显提升，传统的钻削工艺很难满足其加工要求，存在很大的局限性，如切削力大、排屑困难、刀具磨损严重、加工精度低等问题。

超声振动钻削是在加工过程中将一定振幅的高频振动施加到刀具上的一种特种加工方法。与传统钻削方法相比，超声振动钻削可大幅度降低切削力/热、抑制孔口毛刺、提高加工精度和刀具使用寿命，在难加工材料的钻孔加工中有很好的应用前景。

针对涡轮增压器壳体等复杂曲面零件，通常多个异位孔需要完成钻削加工，但在三轴加工中心目前常用的方法是每个工序完成一个孔的钻削加工，需多次装夹才能完成异位孔的加工，存在加工误差大、生产效率低、劳动强度高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，本发明旨在解决现有难加工材料涡轮增压器壳体异位孔加工精度差、工序单一等问题，提高制孔精度和加工效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，包括以下步骤：

一、在机床箱体上安装异位孔超声钻削装置，该异位孔超声钻削装置包括主加工超声钻削机构、两个副加工超声钻削机构和CNC加工中心；

二、将待加工的涡轮增压器壳体安装在该异位孔超声钻削装置的正下方，使主加工钻削机构和两个副加工超声钻削机构分别位于涡轮增压器壳体上三个待加工的异位孔的正上方；

三、将三个异位孔的参数输入到CNC加工中心内置的加工程序中，设置钻削参数；

四、启动机床，CNC加工中心控制主加工超声钻削机构和两个副加工超声钻削机构同时向下进给工作，实现一次进给同时加工涡轮增压器壳体上的三个异位孔。

该异位孔超声钻削装置还包括机床主轴，机床主轴竖向贯穿转动设置在机床箱体内，机床主轴的下端伸出机床箱体，机床主轴与机床箱体之间轴向滑动连接，主加工钻削机构同中心安装在机床主轴上，两个副加工超声钻削机构结构相同且左右对称设置，两个副加工超声钻削机构分别上下滑动安装在主加工超声钻削机构的左右两侧，CNC加工中心分别与主加工超声钻削机构和两个副加工超声钻削机构信号连接。

主加工钻削机构包括轻质高强度主箱体、主加工超声刀柄、第一原副线圈、第一超声换能器、第一复合变幅杆、主刀具和第一超声振动控制器，轻质高强度主箱体的中部沿竖向开设有上下通透的第一轴孔，主加工超声刀柄、第一复合变幅杆和主刀具同轴竖向自上而下依次设置，主加工超声刀柄同中心转动设置在第一轴孔中，主加工超声刀柄的上侧部和下侧部外圆周上均套装有嵌设在第一轴孔内的第一高精度轴承，主加工超声刀柄上固定嵌套有限制第一高精度轴承轴向运动的第一卡簧，主加工超声刀柄的上端与机床主轴的下端通过拉钉同轴固定连接，轻质高强度主箱体的顶部中心开设有进给凹槽，机床箱体的下侧部同中心伸入到进给凹槽内，机床箱体的左侧壁和右侧壁沿竖向开设有键槽，轻质高强度主箱体上固定安装有两个左右对称且位于进给凹槽内的滑键，两个滑键分别对应滑动嵌设在两个键槽内，轻质高强度主箱体的左侧面和右侧面左右对称，轻质高强度主箱体的左侧面为左高右低倾斜设置的锥面，轻质高强度主箱体的左侧面和右侧面上均沿左右方向开设有第一传动孔，两个第一传动孔左右对称设置，左侧的第一传动孔的右端和右侧的第一传动孔的左端均与第一轴孔的中部连通，主加工超声刀柄的中部固定安装有第一锥齿轮，主加工超声刀柄的下端向下伸出第一轴孔的下端，第一原副线圈固定套在主加工超声刀柄的下端部，主加工超声刀柄为中空结构，第一超声换能器固定安装在主加工超声刀柄的内底部，第一复合变幅杆的上端与主加工超声刀柄的下端对接并通过螺钉与第一超声换能器的下端固定连接，主刀具固定安装在第一复合变幅杆的下端，第一原副线圈的原边线圈与第一超声振动控制器通过导线信号连接，第一原副线圈的副边线圈内置于主加工超声刀柄的内部并与第一超声换能器通过导线信号连接，轻质高强度主箱体的左侧面和右侧面上均安装有直线电机，两个直线电机结构相同且左右对称设置，左侧的直线电机的导轨沿轻质高强度主箱体的左侧面倾斜方向自上而下铺设且与竖直方向的夹角为θ，两个副加工超声钻削机构分别固定安装在两个直线电机的滑座上，两个第一传动孔内均转动设置有传动机构，两个传动机构结构相同且左右对称设置，CNC加工中心分别与第一超声振动控制器和两个直线电机通过导线信号连接。

左侧的副加工超声钻削机构包括轻质高强度副箱体、副加工超声刀柄、第二原副线圈、第二超声换能器、第二复合变幅杆、副刀具和第二超声振动控制器，轻质高强度副箱体的中心轴线左高右低倾斜设置且与竖直方向的夹角为α，α小于θ，轻质高强度副箱体的中心轴线与左侧的直线电机的导轨之间的夹角为β，轻质高强度副箱体的中部沿其中心轴线方向开设有上下通透的第二轴孔，轻质高强度副箱体的顶部固定安装有封堵在第二轴孔上端的端盖，轻质高强度副箱体的中部沿左右方向开设有左右通透且与第二轴孔垂直贯通的第二传动孔，第二传动孔的右端与左侧的第一传动孔的左端对应连通，轻质高强度副箱体的右侧面与轻质高强度主箱体的左侧面平行，轻质高强度副箱体固定安装在左侧的直线电机的滑座上，副加工超声刀柄、第二复合变幅杆和副刀具同轴沿轻质高强度副箱体的中心轴线自上而下依次设置，副加工超声刀柄同中心转动设置在第二轴孔中，副加工超声刀柄的上侧部和下侧部外圆周上均套装有嵌设在第二轴孔内的第二高精度轴承，副加工超声刀柄上固定嵌套有限制第二高精度轴承轴向运动的第二卡簧，副加工超声刀柄的中部固定安装有第二锥齿轮，副加工超声刀柄的下端向下伸出第二轴孔的下端，第二原副线圈固定套在副加工超声刀柄的下端部，副加工超声刀柄为中空结构，第二超声换能器固定安装在副加工超声刀柄的内底部，第二复合变幅杆的上端与副加工超声刀柄的下端对接并通过螺钉与第二超声换能器的下端固定连接，副刀具固定安装在第二复合变幅杆的下端，第二原副线圈的原边线圈与第二超声振动控制器通过导线信号连接，第二原副线圈的副边线圈内置于副加工超声刀柄的内部并与第二超声换能器通过导线信号连接，CNC加工中心与第二超声振动控制器通过导线信号连接；

主加工超声刀柄通过两个传动机构分别与两个副加工超声刀柄传动连接。

左侧的传动机构包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴自右向左依次连接并转动设置在左侧的第一传动孔中，第一传动轴沿左右方向水平设置，第一传动轴的右端固定安装有位于第一锥齿轮的左侧并与第一锥齿轮啮合传动连接的第三锥齿轮，第一传动轴的左侧部和右侧部外圆周上均套装有嵌设在第一传动孔内右侧部的第三高精度轴承，第一传动轴上固定嵌套有限制第三高精度轴承轴向运动的第三卡簧，第二传动轴和第三传动轴均沿左右方向设置，第三传动轴与副加工超声刀柄垂直，第一传动轴的左端与第二传动轴的右端以及第二传动轴的左端与第三传动轴的右端均通过球笼式万向联轴器传动连接，第三传动轴的左端向左伸出左侧的第一传动孔的左端并伸入到左侧的第二传动孔的右侧部，第三传动轴的左侧部外圆周上套装有嵌设在第二传动孔内右侧部的第四高精度轴承，第三传动轴上固定嵌套有限制第四高精度轴承轴向运动的第四卡簧，第三传动轴的左端固定安装有位于左侧的第二锥齿轮右侧并与左侧的第二锥齿轮啮合传动连接的第四锥齿轮。

轻质高强度主箱体的左侧面下侧部和右侧面下侧部均固定安装有位于相应的轻质高强度副箱体下侧并限制相应的轻质高强度副箱体下移极限位置的限位块。

第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮和第四锥齿轮均为直角锥齿轮，主刀具和副刀具均为标准麻花钻。

步骤（二）具体为：将待加工的涡轮增压器壳体固定安装在机床的夹持座上且位于该异位孔超声钻削装置的正下方，使主刀具和两个副刀具分别位于涡轮增压器壳体上三个待加工的异位孔的正上方，主加工超声刀柄和两个副加工超声刀柄的轴线分别与涡轮增压器壳体上三个待加工的异位孔的轴线重合。

启动机床，CNC加工中心控制机床主轴转动，同时控制机床主轴竖直向下进给，机床主轴便通过主加工超声刀柄带动轻质高强度主箱体竖直向下进给，轻质高强度主箱体带动两个轻质高强度副箱体竖直向下进给，同时机床主轴带动主加工超声刀柄转动，主加工超声刀柄通过相应的第一锥齿轮、第三锥齿轮、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第四锥齿轮、第二锥齿轮和相应的球笼式万向联轴器带动两个副加工超声刀柄转动，主加工超声刀柄和两个副加工超声刀柄竖直向下进给时，CNC加工中心还控制两个直线电机分别带动两个轻质高强度副箱体同步沿各自的导轨向下运动，进而使两个副加工超声刀柄还具有沿着相应的直线电机的导轨所在方向向下运动，则调节相应的副加工超声刀柄在两个运动方向上的进给运动，从而可使相应的副加工超声刀柄在两个运动方向上的进给运动合成一个沿其所对应的异位孔的轴线方向上的进给运动，如此，便使主加工超声刀柄和两个副加工超声刀柄沿各自轴线方向同步进给，在该过程中，CNC加工中心还控制第一超声振动控制器和两个第二超声振动控制器工作，第一超声振动控制器和两个第二超声振动控制器分别对应给第一超声换能器和两个第二超声换能器提供不同频率和振幅的正弦激励信号，使第一超声换能器和两个第二超声换能器产生轴向超声振动，超声振动再经过相应的第一复合变幅杆和第二复合变幅杆传递给主刀具和副刀具，实现所需的钻削效果，主刀具和两个副刀具便对涡轮增压器壳体进行钻削加工，实现一次进给同时加工涡轮增压器壳体上的三个异位孔，在加工中，通过第一超声振动控制器和两个第二超声振动控制器对振动参数做出调整，以达到精准控制钻削轨迹，实现孔的高质量加工。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明具备以下效果：

（1）、本发明在传统钻削的基础上，采用超声辅助技术对难加工材料涡轮增压器壳体进行钻孔，实现切屑更易排出、切削温度低、磨损速度减慢、钻孔质量提升的效果。

（2）、本发明在单孔钻削的基础上，使主加工超声刀柄通过传动机构和两个直线电机同时联动两个副加工超声刀柄进给工作，实现一次进给即可对涡轮增压器壳体上三个异位孔进行超声钻削，保证加工精度，提高加工效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的涡轮增压器壳体上异位孔钻削加工完成的结构示意图。

图3是本发明的主加工超声刀柄的剖视示意图

图4是本发明的副加工超声刀柄的进给运动矢量示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1-4所示，一种适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，包括以下步骤：

一、在机床箱体上安装异位孔超声钻削装置，该异位孔超声钻削装置包括主加工超声钻削机构、两个副加工超声钻削机构和CNC加工中心1；

二、将待加工的涡轮增压器壳体2安装在该异位孔超声钻削装置的正下方，使主加工钻削机构和两个副加工超声钻削机构分别位于涡轮增压器壳体2上三个待加工的异位孔3的正上方；

三、将三个异位孔3的参数输入到CNC加工中心1内置的加工程序中，设置钻削参数；

四、启动机床，CNC加工中心1控制主加工超声钻削机构和两个副加工超声钻削机构同时向下进给工作，实现一次进给同时加工涡轮增压器壳体2上的三个异位孔3。

该异位孔超声钻削装置还包括机床主轴4，机床主轴4竖向贯穿转动设置在机床箱体5内，机床主轴4的下端伸出机床箱体5，机床主轴4与机床箱体5之间轴向滑动连接，主加工钻削机构同中心安装在机床主轴4上，两个副加工超声钻削机构结构相同且左右对称设置，两个副加工超声钻削机构分别上下滑动安装在主加工超声钻削机构的左右两侧，CNC加工中心1分别与主加工超声钻削机构和两个副加工超声钻削机构信号连接。

主加工钻削机构包括轻质高强度主箱体6、主加工超声刀柄7、第一原副线圈8、第一超声换能器9、第一复合变幅杆10、主刀具11和第一超声振动控制器12，轻质高强度主箱体6的中部沿竖向开设有上下通透的第一轴孔13，主加工超声刀柄7、第一复合变幅杆10和主刀具11同轴竖向自上而下依次设置，主加工超声刀柄7同中心转动设置在第一轴孔13中，主加工超声刀柄7的上侧部和下侧部外圆周上均套装有嵌设在第一轴孔13内的第一高精度轴承14，主加工超声刀柄7上固定嵌套有限制第一高精度轴承14轴向运动的第一卡簧15，主加工超声刀柄7的上端与机床主轴4的下端通过拉钉16同轴固定连接，轻质高强度主箱体6的顶部中心开设有进给凹槽17，机床箱体5的下侧部同中心伸入到进给凹槽17内，机床箱体5的左侧壁和右侧壁沿竖向开设有键槽，轻质高强度主箱体6上固定安装有两个左右对称且位于进给凹槽17内的滑键18，两个滑键18分别对应滑动嵌设在两个键槽内，轻质高强度主箱体6的左侧面和右侧面左右对称，轻质高强度主箱体6的左侧面为左高右低倾斜设置的锥面，轻质高强度主箱体6的左侧面和右侧面上均沿左右方向开设有第一传动孔19，两个第一传动孔19左右对称设置，左侧的第一传动孔19的右端和右侧的第一传动孔19的左端均与第一轴孔13的中部连通，主加工超声刀柄7的中部固定安装有第一锥齿轮20，主加工超声刀柄7的下端向下伸出第一轴孔13的下端，第一原副线圈8固定套在主加工超声刀柄7的下端部，主加工超声刀柄7为中空结构，第一超声换能器9固定安装在主加工超声刀柄7的内底部，第一复合变幅杆10的上端与主加工超声刀柄7的下端对接并通过螺钉与第一超声换能器9的下端固定连接，主刀具11固定安装在第一复合变幅杆10的下端，第一原副线圈8的原边线圈与第一超声振动控制器12通过导线信号连接，第一原副线圈8的副边线圈内置于主加工超声刀柄7的内部并与第一超声换能器9通过导线信号连接，轻质高强度主箱体6的左侧面和右侧面上均安装有直线电机21，两个直线电机21结构相同且左右对称设置，左侧的直线电机21的导轨沿轻质高强度主箱体6的左侧面倾斜方向自上而下铺设且与竖直方向的夹角为θ，两个副加工超声钻削机构分别固定安装在两个直线电机21的滑座上，两个第一传动孔19内均转动设置有传动机构，两个传动机构结构相同且左右对称设置，CNC加工中心1分别与第一超声振动控制器12和两个直线电机21通过导线信号连接。

左侧的副加工超声钻削机构包括轻质高强度副箱体22、副加工超声刀柄23、第二原副线圈24、第二超声换能器、第二复合变幅杆25、副刀具26和第二超声振动控制器27，轻质高强度副箱体22的中心轴线左高右低倾斜设置且与竖直方向的夹角为α，α小于θ，轻质高强度副箱体22的中心轴线与左侧的直线电机21的导轨之间的夹角为β，轻质高强度副箱体22的中部沿其中心轴线方向开设有上下通透的第二轴孔28，轻质高强度副箱体22的顶部固定安装有封堵在第二轴孔28上端的端盖29，轻质高强度副箱体22的中部沿左右方向开设有左右通透且与第二轴孔28垂直贯通的第二传动孔30，第二传动孔30的右端与左侧的第一传动孔19的左端对应连通，轻质高强度副箱体22的右侧面与轻质高强度主箱体6的左侧面平行，轻质高强度副箱体22固定安装在左侧的直线电机21的滑座上，副加工超声刀柄23、第二复合变幅杆25和副刀具26同轴沿轻质高强度副箱体22的中心轴线自上而下依次设置，副加工超声刀柄23同中心转动设置在第二轴孔28中，副加工超声刀柄23的上侧部和下侧部外圆周上均套装有嵌设在第二轴孔28内的第二高精度轴承31，副加工超声刀柄23上固定嵌套有限制第二高精度轴承31轴向运动的第二卡簧32，副加工超声刀柄23的中部固定安装有第二锥齿轮33，副加工超声刀柄23的下端向下伸出第二轴孔28的下端，第二原副线圈24固定套在副加工超声刀柄23的下端部，副加工超声刀柄23为中空结构，第二超声换能器固定安装在副加工超声刀柄23的内底部，第二复合变幅杆25的上端与副加工超声刀柄23的下端对接并通过螺钉与第二超声换能器的下端固定连接，副刀具26固定安装在第二复合变幅杆25的下端，第二原副线圈24的原边线圈与第二超声振动控制器27通过导线信号连接，第二原副线圈24的副边线圈内置于副加工超声刀柄23的内部并与第二超声换能器通过导线信号连接，CNC加工中心1与第二超声振动控制器27通过导线信号连接；

主加工超声刀柄7通过两个传动机构分别与两个副加工超声刀柄23传动连接。

左侧的传动机构包括第一传动轴34、第二传动轴35和第三传动轴36，第一传动轴34、第二传动轴35和第三传动轴36自右向左依次连接并转动设置在左侧的第一传动孔19中，第一传动轴34沿左右方向水平设置，第一传动轴34的右端固定安装有位于第一锥齿轮20的左侧并与第一锥齿轮20啮合传动连接的第三锥齿轮37，第一传动轴34的左侧部和右侧部外圆周上均套装有嵌设在第一传动孔19内右侧部的第三高精度轴承38，第一传动轴34上固定嵌套有限制第三高精度轴承38轴向运动的第三卡簧39，第二传动轴35和第三传动轴36均沿左右方向设置，第三传动轴36与副加工超声刀柄23垂直，第一传动轴34的左端与第二传动轴35的右端以及第二传动轴35的左端与第三传动轴36的右端均通过球笼式万向联轴器40传动连接，第三传动轴36的左端向左伸出左侧的第一传动孔19的左端并伸入到左侧的第二传动孔30的右侧部，第三传动轴36的左侧部外圆周上套装有嵌设在第二传动孔30内右侧部的第四高精度轴承41，第三传动轴36上固定嵌套有限制第四高精度轴承41轴向运动的第四卡簧42，第三传动轴36的左端固定安装有位于左侧的第二锥齿轮33右侧并与左侧的第二锥齿轮33啮合传动连接的第四锥齿轮43。

轻质高强度主箱体6的左侧面下侧部和右侧面下侧部均固定安装有位于相应的轻质高强度副箱体22下侧并限制相应的轻质高强度副箱体22下移极限位置的限位块44。限位块44能够起到防止相应的轻质高强度副箱体22的移动超出相应的直线电机21导程的作用。

第一锥齿轮20、第二锥齿轮33、第三锥齿轮37和第四锥齿轮43均为直角锥齿轮，主刀具11和副刀具26均为标准麻花钻。

步骤（二）具体为：将待加工的涡轮增压器壳体2固定安装在机床的夹持座上且位于该异位孔超声钻削装置的正下方，使主刀具11和两个副刀具26分别位于涡轮增压器壳体2上三个待加工的异位孔3的正上方，主加工超声刀柄7和两个副加工超声刀柄23的轴线分别与涡轮增压器壳体2上三个待加工的异位孔3的轴线重合。

启动机床，CNC加工中心1控制机床主轴4转动，同时控制机床主轴4竖直向下进给，机床主轴4便通过主加工超声刀柄7带动轻质高强度主箱体6竖直向下进给，轻质高强度主箱体6带动两个轻质高强度副箱体22竖直向下进给，同时机床主轴4带动主加工超声刀柄7转动，主加工超声刀柄7通过相应的第一锥齿轮20、第三锥齿轮37、第一传动轴34、第二传动轴35、第三传动轴36、第四锥齿轮43、第二锥齿轮33和相应的球笼式万向联轴器40带动两个副加工超声刀柄23转动，主加工超声刀柄7和两个副加工超声刀柄23竖直向下进给时，CNC加工中心1还控制两个直线电机21分别带动两个轻质高强度副箱体22同步沿各自的导轨向下运动，进而使两个副加工超声刀柄23还具有沿着相应的直线电机21的导轨所在方向向下运动，则调节相应的副加工超声刀柄23在两个运动方向上的进给运动，从而可使相应的副加工超声刀柄23在两个运动方向上的进给运动合成一个沿其所对应的异位孔3的轴线方向上的进给运动，如此，便使主加工超声刀柄7和两个副加工超声刀柄23沿各自轴线方向同步进给，在该过程中，CNC加工中心1还控制第一超声振动控制器12和两个第二超声振动控制器27工作，第一超声振动控制器12和两个第二超声振动控制器27分别对应给第一超声换能器9和两个第二超声换能器提供不同频率和振幅的正弦激励信号，使第一超声换能器9和两个第二超声换能器产生轴向超声振动，超声振动再经过相应的第一复合变幅杆10和第二复合变幅杆25传递给主刀具11和副刀具26，实现所需的钻削效果，主刀具11和两个副刀具26便对涡轮增压器壳体2进行钻削加工，实现一次进给同时加工涡轮增压器壳体2上的三个异位孔3，在加工中，通过第一超声振动控制器12和两个第二超声振动控制器27对振动参数做出调整，以达到精准控制钻削轨迹，实现孔的高质量加工。

CNC加工中心1、主加工超声刀柄7、第一原副线圈8、第一超声换能器9、第一复合变幅杆10、主刀具11、直线电机21、第一超声振动控制器12、副加工超声刀柄23、第二原副线圈24、第二超声换能器、第二复合变幅杆25、副刀具26、第二超声振动控制器27和球笼式万向联轴器40均是现有常规技术，具体构造和工作原理不再赘述。

CNC加工中心1为机床重要组成部分，是整个控制操作平台，内置有加工操作系统，为本领域基本配置，本发明的自动控制部分为常规的控制技术，属于车床加工常规技术，不涉及新的计算机程序，对于本领域技术人员来说属于现有专业设备，无需赘述。

本发明具备以下效果：

（1）、本发明在传统钻削的基础上，采用超声辅助技术对难加工材料涡轮增压器壳体2进行钻孔，实现切屑更易排出、切削温度低、磨损速度减慢、钻孔质量提升的效果。

（2）、本发明在单孔钻削的基础上，使主加工超声刀柄7通过传动机构和两个直线电机21同时联动两个副加工超声刀柄23进给工作，实现一次进给即可对涡轮增压器壳体2上三个异位孔3进行超声钻削，保证加工精度，提高加工效率。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、在机床箱体上安装异位孔超声钻削装置，该异位孔超声钻削装置包括主加工超声钻削机构、两个副加工超声钻削机构和CNC加工中心；

二、将待加工的涡轮增压器壳体安装在该异位孔超声钻削装置的正下方，使主加工钻削机构和两个副加工超声钻削机构分别位于涡轮增压器壳体上三个待加工的异位孔的正上方；

三、将三个异位孔的参数输入到CNC加工中心内置的加工程序中，设置钻削参数；

四、启动机床，CNC加工中心控制主加工超声钻削机构和两个副加工超声钻削机构同时向下进给工作，实现一次进给同时加工涡轮增压器壳体上的三个异位孔。

2.根据权利要求1所述的适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：该异位孔超声钻削装置还包括机床主轴，机床主轴竖向贯穿转动设置在机床箱体内，机床主轴的下端伸出机床箱体，机床主轴与机床箱体之间轴向滑动连接，主加工钻削机构同中心安装在机床主轴上，两个副加工超声钻削机构结构相同且左右对称设置，两个副加工超声钻削机构分别上下滑动安装在主加工超声钻削机构的左右两侧，CNC加工中心分别与主加工超声钻削机构和两个副加工超声钻削机构信号连接。

3.根据权利要求2所述的适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：主加工钻削机构包括轻质高强度主箱体、主加工超声刀柄、第一原副线圈、第一超声换能器、第一复合变幅杆、主刀具和第一超声振动控制器，轻质高强度主箱体的中部沿竖向开设有上下通透的第一轴孔，主加工超声刀柄、第一复合变幅杆和主刀具同轴竖向自上而下依次设置，主加工超声刀柄同中心转动设置在第一轴孔中，主加工超声刀柄的上侧部和下侧部外圆周上均套装有嵌设在第一轴孔内的第一高精度轴承，主加工超声刀柄上固定嵌套有限制第一高精度轴承轴向运动的第一卡簧，主加工超声刀柄的上端与机床主轴的下端通过拉钉同轴固定连接，轻质高强度主箱体的顶部中心开设有进给凹槽，机床箱体的下侧部同中心伸入到进给凹槽内，机床箱体的左侧壁和右侧壁沿竖向开设有键槽，轻质高强度主箱体上固定安装有两个左右对称且位于进给凹槽内的滑键，两个滑键分别对应滑动嵌设在两个键槽内，轻质高强度主箱体的左侧面和右侧面左右对称，轻质高强度主箱体的左侧面为左高右低倾斜设置的锥面，轻质高强度主箱体的左侧面和右侧面上均沿左右方向开设有第一传动孔，两个第一传动孔左右对称设置，左侧的第一传动孔的右端和右侧的第一传动孔的左端均与第一轴孔的中部连通，主加工超声刀柄的中部固定安装有第一锥齿轮，主加工超声刀柄的下端向下伸出第一轴孔的下端，第一原副线圈固定套在主加工超声刀柄的下端部，主加工超声刀柄为中空结构，第一超声换能器固定安装在主加工超声刀柄的内底部，第一复合变幅杆的上端与主加工超声刀柄的下端对接并通过螺钉与第一超声换能器的下端固定连接，主刀具固定安装在第一复合变幅杆的下端，第一原副线圈的原边线圈与第一超声振动控制器通过导线信号连接，第一原副线圈的副边线圈内置于主加工超声刀柄的内部并与第一超声换能器通过导线信号连接，轻质高强度主箱体的左侧面和右侧面上均安装有直线电机，两个直线电机结构相同且左右对称设置，左侧的直线电机的导轨沿轻质高强度主箱体的左侧面倾斜方向自上而下铺设且与竖直方向的夹角为θ，两个副加工超声钻削机构分别固定安装在两个直线电机的滑座上，两个第一传动孔内均转动设置有传动机构，两个传动机构结构相同且左右对称设置，CNC加工中心分别与第一超声振动控制器和两个直线电机通过导线信号连接。

4.根据权利要求3所述的适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：左侧的副加工超声钻削机构包括轻质高强度副箱体、副加工超声刀柄、第二原副线圈、第二超声换能器、第二复合变幅杆、副刀具和第二超声振动控制器，轻质高强度副箱体的中心轴线左高右低倾斜设置且与竖直方向的夹角为α，α小于θ，轻质高强度副箱体的中心轴线与左侧的直线电机的导轨之间的夹角为β，轻质高强度副箱体的中部沿其中心轴线方向开设有上下通透的第二轴孔，轻质高强度副箱体的顶部固定安装有封堵在第二轴孔上端的端盖，轻质高强度副箱体的中部沿左右方向开设有左右通透且与第二轴孔垂直贯通的第二传动孔，第二传动孔的右端与左侧的第一传动孔的左端对应连通，轻质高强度副箱体的右侧面与轻质高强度主箱体的左侧面平行，轻质高强度副箱体固定安装在左侧的直线电机的滑座上，副加工超声刀柄、第二复合变幅杆和副刀具同轴沿轻质高强度副箱体的中心轴线自上而下依次设置，副加工超声刀柄同中心转动设置在第二轴孔中，副加工超声刀柄的上侧部和下侧部外圆周上均套装有嵌设在第二轴孔内的第二高精度轴承，副加工超声刀柄上固定嵌套有限制第二高精度轴承轴向运动的第二卡簧，副加工超声刀柄的中部固定安装有第二锥齿轮，副加工超声刀柄的下端向下伸出第二轴孔的下端，第二原副线圈固定套在副加工超声刀柄的下端部，副加工超声刀柄为中空结构，第二超声换能器固定安装在副加工超声刀柄的内底部，第二复合变幅杆的上端与副加工超声刀柄的下端对接并通过螺钉与第二超声换能器的下端固定连接，副刀具固定安装在第二复合变幅杆的下端，第二原副线圈的原边线圈与第二超声振动控制器通过导线信号连接，第二原副线圈的副边线圈内置于副加工超声刀柄的内部并与第二超声换能器通过导线信号连接，CNC加工中心与第二超声振动控制器通过导线信号连接；

主加工超声刀柄通过两个传动机构分别与两个副加工超声刀柄传动连接。

5.根据权利要求4所述的适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：左侧的传动机构包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴自右向左依次连接并转动设置在左侧的第一传动孔中，第一传动轴沿左右方向水平设置，第一传动轴的右端固定安装有位于第一锥齿轮的左侧并与第一锥齿轮啮合传动连接的第三锥齿轮，第一传动轴的左侧部和右侧部外圆周上均套装有嵌设在第一传动孔内右侧部的第三高精度轴承，第一传动轴上固定嵌套有限制第三高精度轴承轴向运动的第三卡簧，第二传动轴和第三传动轴均沿左右方向设置，第三传动轴与副加工超声刀柄垂直，第一传动轴的左端与第二传动轴的右端以及第二传动轴的左端与第三传动轴的右端均通过球笼式万向联轴器传动连接，第三传动轴的左端向左伸出左侧的第一传动孔的左端并伸入到左侧的第二传动孔的右侧部，第三传动轴的左侧部外圆周上套装有嵌设在第二传动孔内右侧部的第四高精度轴承，第三传动轴上固定嵌套有限制第四高精度轴承轴向运动的第四卡簧，第三传动轴的左端固定安装有位于左侧的第二锥齿轮右侧并与左侧的第二锥齿轮啮合传动连接的第四锥齿轮。

6.根据权利要求5所述的适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：轻质高强度主箱体的左侧面下侧部和右侧面下侧部均固定安装有位于相应的轻质高强度副箱体下侧并限制相应的轻质高强度副箱体下移极限位置的限位块。

7.根据权利要求6所述的适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮和第四锥齿轮均为直角锥齿轮，主刀具和副刀具均为标准麻花钻。

8.根据权利要求7所述的适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：步骤（二）具体为：将待加工的涡轮增压器壳体固定安装在机床的夹持座上且位于该异位孔超声钻削装置的正下方，使主刀具和两个副刀具分别位于涡轮增压器壳体上三个待加工的异位孔的正上方，主加工超声刀柄和两个副加工超声刀柄的轴线分别与涡轮增压器壳体上三个待加工的异位孔的轴线重合。

9.根据权利要求7所述的适用于涡轮增压器壳体异位孔加工的超声钻削方法，其特征在于：步骤（四）具体为：启动机床，CNC加工中心控制机床主轴转动，同时控制机床主轴竖直向下进给，机床主轴便通过主加工超声刀柄带动轻质高强度主箱体竖直向下进给，轻质高强度主箱体带动两个轻质高强度副箱体竖直向下进给，同时机床主轴带动主加工超声刀柄转动，主加工超声刀柄通过相应的第一锥齿轮、第三锥齿轮、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第四锥齿轮、第二锥齿轮和相应的球笼式万向联轴器带动两个副加工超声刀柄转动，主加工超声刀柄和两个副加工超声刀柄竖直向下进给时，CNC加工中心还控制两个直线电机分别带动两个轻质高强度副箱体同步沿各自的导轨向下运动，进而使两个副加工超声刀柄还具有沿着相应的直线电机的导轨所在方向向下运动，则调节相应的副加工超声刀柄在两个运动方向上的进给运动，从而可使相应的副加工超声刀柄在两个运动方向上的进给运动合成一个沿其所对应的异位孔的轴线方向上的进给运动，如此，便使主加工超声刀柄和两个副加工超声刀柄沿各自轴线方向同步进给，在该过程中，CNC加工中心还控制第一超声振动控制器和两个第二超声振动控制器工作，第一超声振动控制器和两个第二超声振动控制器分别对应给第一超声换能器和两个第二超声换能器提供不同频率和振幅的正弦激励信号，使第一超声换能器和两个第二超声换能器产生轴向超声振动，超声振动再经过相应的第一复合变幅杆和第二复合变幅杆传递给主刀具和副刀具，实现所需的钻削效果，主刀具和两个副刀具便对涡轮增压器壳体进行钻削加工，实现一次进给同时加工涡轮增压器壳体上的三个异位孔，在加工中，通过第一超声振动控制器和两个第二超声振动控制器对振动参数做出调整，以达到精准控制钻削轨迹，实现孔的高质量加工。

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