[发明专利]一种适用于硬脆材料的深腔加工系统

说明书

技术领域

本发明涉及精密机械加工领域，尤其涉及一种利用超声振动加工技术与高效磨削技术的适用于硬脆材料的深腔加工系统。

背景技术

目前,国内外对于零部件深腔加工主要采用磨削、钻削、镗削、激光加工、电火花加工等方法。磨削加工技术对于深腔加工来说，具有加工精度高、表面质量好、加工装置简单及加工适应性广等特点，但在内腔磨削过程中常常出现砂轮堵塞的问题，同时还存在加工效率低、加工成本高的缺点。钻削加工技术往往应用于内腔的粗加工，加工后内孔表面精度低、粗糙度高，同时由于钻头刚度较低，极易造成钻削引偏、内腔的轴线歪斜的缺陷。镗削虽然可以根据工件加工精度要求对工件进行半粗加工和精加工，以保证工件表面的精度和同轴度，但由于镗削余量较小且调刀对刀时间较长，存在着加工效率较低的缺点。激光加工技术具有加工速度快、污染小、加工精度高的特点，广泛应用于各种材料的加工，但存在着自动化控制技术不完善、设备费用过高的缺点。电火花加工技术通过电极间的脉冲放电来腐蚀材料，从而实现工件加工，具有工件变形小、加工成本低的优点，但是不能用于非金属材料的内腔加工，同时还存在加工效率低、加工精度低的缺点。

综上所述，现有的零部件深腔加工技术存在种种缺陷，亟需一种能够适用于硬脆材料的深腔加工系统，以满足实际生产加工行业的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于硬脆材料的深腔加工系统，能够克服现有零部件深腔加工方法的缺点，高效精准地完成异形、深腔硬脆材料构件的加工工作。

本发明采用下述技术方案：

一种适用于硬脆材料的深腔加工系统，包括安装在机床主轴上的超声振动磨削装置，超声振动磨削装置下方设置有升降式夹紧装置，升降式夹紧装置两侧还分别设置有自动化外冷却装置和自动化砂轮修整装置。

所述的超声振动磨削装置包括超声波发生器、外圈固定套、超声振动刀具系统以及由上电磁感应盘和下电磁感应盘组成的非接触式电磁感应盘，外圈固定套固定在机床主轴外表面，外圈固定套的下端面与上电磁感应盘上表面固定，上电磁感应盘包括固定磁芯和固定线圈，上电磁感应盘通过电缆与超声波发生器连接，超声振动刀具系统安装于机床主轴下端，下电磁感应盘安装于超声振动刀具系统上端，且下电磁感应盘与上电磁感应盘间隔相对设置，下电磁感应盘包括旋转磁芯和旋转线圈。

所述的超声振动刀具系统包括刀柄、换能器、复合变幅杆和砂轮；刀柄安装于机床主轴下端，下电磁感应盘安装于刀柄的外圆阶梯上，换能器设置于刀柄内部且通过电缆与下电磁感应盘连接，换能器与复合变幅杆的大端连接，复合变幅杆的小端与砂轮连接，机床主轴、刀柄、换能器、复合变幅杆和砂轮同轴设置。

所述的换能器、复合变幅杆和砂轮沿轴向设置有通孔，通孔内设置有冷却管，砂轮底面开设有喷洒孔，通孔、冷却管、喷洒孔与砂轮同轴设置。

所述的复合变幅杆采用多种母线复合而成的超长型变幅杆，复合变幅杆的长度大于500mm且复合变幅杆表面沿周向开设有一个或多个凹槽，凹槽采用矩形槽和/或螺旋槽。

所述的升降式夹紧装置包括底座和旋转式卡盘，旋转式卡盘由圆筒体、大锥齿轮、小锥齿轮和多个滑块组成，大锥齿轮和小锥齿轮相互啮合且固定于圆筒体内部，多个滑块设置于大锥齿轮的大端上表面，滑块的下表面和大锥齿轮的大端上表面分别设置有螺纹螺距相匹配的平面矩形螺纹，多个滑块沿圆筒体圆周方向均匀设置，圆筒体侧面开设有孔，孔内设置有与小锥齿轮固定的内孔为方形孔的旋转套；圆筒体外表面设置有手柄，手柄下方的圆筒体外表面上设置有外螺纹，底座沿轴向设置有内孔，内孔内表面设置有内螺纹，圆筒体与底座螺纹连接。

所述的自动化外冷却装置包括自动升降冷却箱、自动水平进给系统和工作台，所述的自动升降冷却箱包括上筒体、下筒体、第一伺服电机、泵体和冷却管道，下筒体下端固定在工作台一端表面，下筒体的上端通过静支撑板与上筒体的下端连接，第一伺服电机设置在静支撑板下方的下筒体内，滚珠丝杠穿过静支撑板且滚珠丝杠的上端与上筒体顶端内表面转动连接，滚珠丝杠的下端与第一伺服电机连接，丝杠上设置有螺母，动支撑板的一侧套设在丝杠上且位于螺母上侧，动支撑板的另一侧穿设有导向轴，导向轴的上端与上筒体顶端内表面连接，导向轴的下端与静支撑板连接，动支撑板上设置有泵体，冷却管道的输入端连接泵体输出端，冷却管道的输出端穿过上筒体顶端且位于上筒体外侧；所述的工作台另一端设置有梯形齿，自动水平进给系统安装在工作台设置有梯形齿的一端外部，自动水平进给系统包括第二伺服电机，第二伺服电机的输出端设置有与梯形齿啮合的齿轮。