[发明专利]一种陶瓷钻孔用超声辅助加工装置及钻孔方法

权利要求书

1.一种陶瓷钻孔用超声辅助加工装置，其特征在于，包括机床本体、超声波发生器、超声刀柄和砂轮；

所述机床本体通过机床主轴与超声刀柄连接，所述超声刀柄还接收超声波发生器发射的电信号；

所述砂轮包括连接部、圆柱部和渐变部，所述连接部与超声刀柄连接，所述圆柱部的一端与连接部连接，另一端与渐变部的第一端连接；

所述渐变部的横截面直径从第一端向第二端减小，且所述渐变部的第一端和第二端的中心位于砂轮的轴线上。

2.根据权利要求1所述的陶瓷钻孔用超声辅助加工装置，其特征在于，所述渐变部第一端的端面直径与圆柱部的横截面直径相等；

所述渐变部的第二端的端面直径为1-2mm，优选的，所述渐变部的第二端的端面直径为1mm。

3.根据权利要求2所述的陶瓷钻孔用超声辅助加工装置，其特征在于，所述渐变部的长度与圆柱部的长度比为(1∶2)-(2∶1)；

所述渐变部的横截面直径从第一端向第二端均匀减小使得渐变线为直线，或，所述渐变部的横截面直径从第一端向第二端加速减小使得渐变线的曲率半径为22-100mm，其中，所述渐变线是指所述渐变部的轴截面上连接第一端和第二端的外轮廓线。

4.根据权利要求3所述的陶瓷钻孔用超声辅助加工装置，其特征在于，

所述渐变部的长度为10-20mm；

所述渐变部第一端的端面直径为6-10mm；

所述砂轮的总长度不大于100mm。

5.根据权利要求1所述的陶瓷钻孔用超声辅助加工装置，其特征在于，所述砂轮的磨粒为金刚石磨粒，优选的，所述砂轮包括砂轮基体以及覆盖在砂轮基体表面的电镀金刚石颗粒。

6.根据权利要求5所述的陶瓷钻孔用超声辅助加工装置，其特征在于，所述砂轮基体的材质为铸铁；

和/或，所述渐变部和圆柱部的砂轮基体外表面覆盖有电镀金刚石颗粒。

7.根据权利要求1所述的陶瓷超声辅助加工装置，其特征在于，

所述超声波发生器的超声振动频率为14KHz-40KHz，功率为10％～100％，振幅为1.5～7μm；

所述超声刀柄包括无线传输装置、换能器、变幅杆；

所述无线传输装置包括发射环和接收环，所述发射环用于接收超声波发生器发射的电信号，并将其传输至接收环，所述接收环与换能器连接；

所述换能器将电能转化成机械能，进行轴向振动，所述换能器的输出端与变幅杆连接；

所述变幅杆与砂轮连接。

8.根据权利要求1所述的陶瓷超声辅助加工装置，其特征在于，

所述机床本体还包括用于装夹工件的工作台，所述工作台可以移动；

所述机床本体还包括用于冷却的冷却装置。

9.一种应用权利要求1-8所述的陶瓷钻孔用超声辅助加工装置的钻孔方法，其特征在于，包括以下步骤：将工件装夹至预设位置，启动机床本体和超声波发生器，驱动超声刀柄工作，带动砂轮对工件进行钻孔。

10.根据权利要求9所述的钻孔方法，其特征在于，对氮化硅陶瓷工件进行钻孔时：

钻孔方式为直接钻孔，

吃刀量为0.005～0.01mm，

进给速度不大于100mm/min，

机床主轴转速不小于20000r/min。