一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆制造技術

本發明專利技術公開了一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆，由旋轉式無線輸電組件、超聲換能組件、變幅桿、彈簧夾頭組件和連接組件組成。旋轉式無線輸電組件用于實現做相對轉動的兩個機構間的電能傳輸，由無線輸電初級和無線輸電次級組成。超聲換能組件用于將超聲頻電信號轉換為超聲頻機械振動；超聲振動變幅桿用于將小振幅機械振動放大為大振幅機械振動，以達到超聲振動鉆削加工的要求。彈簧夾頭組件用于裝夾刀具；連接組件用于將超聲振動鉆削部件與氣鉆后端連接在一起，實現動力傳送和電能傳輸。通過將超聲振動施加于傳統鉆削加工過程中，形成由超聲振動和傳統鉆削運動耦合的復合加工方式，有效地改善加工質量、提高加工效率。

A rotary ultrasonic vibration drilling based on wireless power transmission

The invention discloses a rotary ultrasonic vibration drilling based on wireless power transmission, wireless transmission module, a rotary ultrasonic transducer assembly, horn, collet assembly and connection component. A rotating wireless transmission module is used to realize power transmission between two mechanisms that are relatively rotating, consisting of a radio transmission primary and a secondary transmission. The ultrasonic transducer assembly is used for ultrasonic electric signals converted to the ultrasonic mechanical vibration; ultrasonic vibration amplitude for small amplitude vibration amplification for large amplitude vibration, in order to achieve the machining requirements of ultrasonic vibration drilling. Spring collet assembly for clamping tool for cutting; connecting component parts and pneumatic back together in ultrasonic vibration drilling, the power transmission and power transmission. By applying ultrasonic vibration to the traditional drilling process, a complex machining mode consisting of ultrasonic vibration and traditional drilling motion is formed, which can effectively improve the processing quality and improve the machining efficiency.

【技術實現步驟摘要】
一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆
本專利技術涉及超聲加工及氣動
，具體地說，涉及一種將超聲振動切削和旋轉式無線電能傳輸技術結合應用于普通氣鉆的新型手持制孔工具。
技術介紹
氣鉆是一種手持式氣動工具，主要用于對金屬構件的鉆孔加工，尤其適用于薄壁殼體和鋁鎂等輕合金構件的制孔工作，廣泛應用于航空航天制造、汽車、船舶制造、家電制造及維修行業，是飛機制造裝配中的一種不可或缺的常用工具。氣鉆具有轉速高、工作環境適應性好、清潔安全、低成本、易于維護的特點。但氣鉆的穩定性差、噪聲大、加工質量低，不適用于難加工材料，如鈦合金、碳纖維增強復合材料及碳纖維增強復合材料/合金疊層結構等構件的加工，極大地制約了氣鉆在現代飛機制造裝配中的應用。超聲振動鉆削是在切削過程中給刀具或工件施加高頻微幅的超聲振動，即以鉆削為主、超聲振動為輔的一種新的復合工藝方法。超聲振動鉆削改變了傳統鉆削的連續切削機理，能顯著降低切削力和切削溫度，增強斷屑作用，改善切屑排出，降低加工硬化，從而改善切削條件，提高加工質量、材料去除率和刀具壽命等。為了將超聲振動鉆削技術應用于氣鉆，必須解決做相對轉動的兩個機構間的電能傳輸。通常采用導電滑環實現做相對轉動的兩個機構間的電能傳輸，但導電滑環因采用電接觸滑動電能傳輸方式，具有發熱嚴重、電能傳輸不穩定、成本高、易損壞的缺點。為了避免其不足，將超聲振動鉆削技術應用于氣鉆，形成一種新的超聲振動氣鉆，采用新的旋轉式無線電能傳輸技術，顯著提高了氣鉆的加工性能。
技術實現思路
為了避免現有技術存在的不足，本專利技術提出一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆；通過將超聲振動施加于傳統鉆削過程中，形成由超聲振動和傳統鉆削運動耦合的復合加工方式。該復合加工方式能有效地改善加工質量、提高加工效率、降低加工噪聲和改善操作人員作業狀況。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:包括旋轉式無線輸電組件、超聲換能組件、變幅桿、彈簧夾頭組件、連接組件,所述旋轉式無線輸電組件包括無線輸電初級、無線輸電次級，無線輸電初級與無線輸電次級為兩個結構相同、中間有軸向孔的環槽形鐵心，環槽內分別安裝初級繞組和次級繞組，用來實現兩個相對轉動構件間的無線電能傳輸，無線輸電次級安裝在變幅桿上且與變幅桿過盈配合，并通過變幅桿上的小孔用導線與超聲換能組件連接，無線輸電初級通過緊定螺定緊固在前殼體上且與變幅桿間隙配合，無線輸電初級通過氣鉆前殼體、后殼體上的小孔用導線與超聲波發生器連接；所述超聲換能組件包括預緊壓板、二個壓電陶瓷片、二個厚電極、絕緣套,預緊壓板安裝在變幅桿上，二個壓電陶瓷片和二個厚電極相互隔開套裝在絕緣套上位于預緊壓板的側面，絕緣套套裝在變幅桿上并隨變幅桿一起旋轉，壓電陶瓷片為圓環形結構，厚電極為中間有圓孔的銅片，外徑上有二個對稱的矩形凸塊用于焊接導線；所述變幅桿為有軸向孔的臺階軸，變幅桿右端為螺孔與連接軸螺紋連接，變幅桿左端有一段外螺紋和錐形內孔，錐形內孔和外螺紋用于安裝彈簧夾頭和夾頭螺母，變幅桿通過預緊壓板將超聲換能組件裝配在一起構成超聲換能器，變幅桿用于放大超聲振動的振幅；所述彈簧夾頭組件包括彈簧夾頭、夾頭螺母，彈簧夾頭位于變幅桿前端的錐形內孔中，且與變幅桿螺紋連接，彈簧夾頭用于裝夾刀具，夾頭螺母用于將刀具和彈簧夾頭緊固在變幅桿端部并旋緊；所述連接組件包括前殼體、連接軸、軸承、滾珠軸承、墊片、端蓋，前殼體為圓筒形結構，前殼體一端部有外螺紋與氣鉆后端殼體螺紋連接，前殼體另一端與端蓋連接，端蓋內側與滾珠軸承之間加裝墊片,滾珠軸承位于無線輸電初級一側，軸承位于預緊壓板一側，連接軸一端與變幅桿螺紋連接，連接軸另一端與氣鉆后端動力總成連接，并通過導線與超聲波發生器連接，組成超聲振動氣鉆。所述連接軸與變幅桿、彈簧夾頭同軸安裝。有益效果本專利技術提出的一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆，通過將超聲振動施加于傳統鉆削過程中，形成由超聲振動和傳統鉆削運動耦合的復合加工方式。該復合加工方式能有效地改善加工質量、提高加工效率、降低加工噪聲和改善操作人圓作業狀況。本專利技術基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆，是將超聲振動切削和旋轉式無線電能傳輸技術應用于普通氣鉆的新型手持制孔工具，以普通氣鉆為基礎，以超聲振動鉆削裝置取代普通氣鉆的卡盤，超聲波發生器用于產生超聲頻電信號，驅動超聲振動鉆削裝置工作，使超聲頻電信號轉換為超聲頻機械振動；實現氣鉆的超聲振動鉆削。超聲振動鉆削是以鉆削為主、超聲振動為輔的復合工藝，改變了傳統鉆削的連續切削機理。與現有技術相比其性能優勢在于:在加工過程中,顯著降低切削力和切削溫度；增強斷屑作用，改善切屑排出，降低加工硬化，從而改善切削條件；提高加工質量，尤其提高鉆孔尺寸精度和形位精度、降低孔壁表面粗糙度、減少或消除出口毛刺；減輕刀具磨損，延長刀具壽命；提高材料去除率；適用于鈦合金、鋁合金、鎳鉻高溫合金、碳纖維增強復合材料等難加工材料的切削加工。大幅度降低鉆削加工噪音，改善操作人員作業環境，鉆削力減小使手持氣鉆鉆孔更加舒適；產品成本低，使用壽命長。附圖說明下面結合附圖和實施方式對本專利技術一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆作進一步詳細說明。圖1為本專利技術基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆示意圖。圖2a為本專利技術超聲振動氣鉆的鉆削裝置示意圖。圖2b為本專利技術超聲振動氣鉆的鉆削裝置裝配示意圖。圖3a、圖3b為本專利技術超聲振動氣鉆的旋轉式無線輸電組件示意圖。圖4a、圖4b、圖4c、圖4d為本專利技術超聲振動氣鉆的變幅桿示意圖。圖5a、圖5b、圖5c、圖5d為超聲振動氣鉆的前殼體示意圖。圖6a、圖6b為超聲振動氣鉆的鉆削裝置連接軸示意圖。圖7為超聲振動氣鉆的厚電極示意圖。圖中:1.連接軸2.前殼體3.軸承4.預緊壓板5.壓電陶瓷片6.厚電極7.無線輸電次級8.無線輸電初級9.滾珠軸承10.端蓋11.夾頭螺母12.彈簧夾頭13.刀具14.變幅桿15.墊片16.緊定螺釘17.絕緣套具體實施方式本實施例是一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆。參見圖1～圖7，本實施例基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆，由旋轉式無線輸電組件、超聲換能組件、變幅桿、彈簧夾頭組件和連接組件組成。旋轉式無線輸電組件用于實現無線電能傳輸；超聲換能組件用于將超聲頻電信號轉換為超聲頻機械振動；變幅桿用于將小振幅機械振動放大為大振幅機械振動，以達到超聲振動鉆削加工的要求；彈簧夾頭組件用于裝夾刀具；連接組件用于與氣鉆后端連接在一起。本實施例中,旋轉式無線輸電組件由無線輸電初級8和無線輸電次級7組成。無線輸電初級8和無線輸電次級7為環槽形結構，端面有導線引入或引出。根據電磁感應原理，無線輸電初級8和無線輸電次級7為兩個形狀、大小相同的帶軸向孔的環槽形鐵心，兩個環槽形鐵心可相對轉動，環槽內分別安裝初級繞組和次級繞組。在超聲振動氣鉆工作過程中，無線輸電初級8不轉動，無線輸電次級7隨變幅桿14一起轉動，用來實現兩個相對轉動構件間的無線電能傳輸。因此，將無線輸電次級7通過過盈配合安裝在變幅桿14上，并通過變幅桿14上的小孔用導線與超聲換能組件連接，使其隨變幅桿14和超聲換能組件一起旋轉，同時向超聲換能組件傳輸電能。無線輸電初級8通過緊定螺釘16緊固在前殼體2上，與變幅桿14之間為間隙配合，即不隨變幅桿本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆，其特征在于:包括旋轉式無線輸電組件、超聲換能組件、變幅桿、彈簧夾頭組件、連接組件,所述旋轉式無線輸電組件包括無線輸電初級、無線輸電次級，無線輸電初級與無線輸電次級為兩個結構相同、中間有軸向孔的環槽形鐵心，環槽內分別安裝初級繞組和次級繞組，用來實現兩個相對轉動構件間的無線電能傳輸，無線輸電次級安裝在變幅桿上且與變幅桿過盈配合，并通過變幅桿上的小孔用導線與超聲換能組件連接，無線輸電初級通過緊定螺定緊固在前殼體上且與變幅桿間隙配合，無線輸電初級通過氣鉆前殼體、后殼體上的小孔用導線與超聲波發生器連接；所述超聲換能組件包括預緊壓板、二個壓電陶瓷片、二個厚電極、絕緣套,預緊壓板安裝在變幅桿上，二個壓電陶瓷片和二個厚電極相互隔開套裝在絕緣套上位于預緊壓板的側面，絕緣套套裝在變幅桿上并隨變幅桿一起旋轉，壓電陶瓷片為圓環形結構，厚電極為中間有圓孔的銅片，外徑上有二個對稱的矩形凸塊用于焊接導線；所述變幅桿為有軸向孔的臺階軸，變幅桿右端為螺孔與連接軸螺紋連接，變幅桿左端有一段外螺紋和錐形內孔，錐形內孔和外螺紋用于安裝彈簧夾頭和夾頭螺母，變幅桿通過預緊壓板將超聲換能組件裝配在一起構成超聲換能器，變幅桿用于放大超聲振動的振幅；所述彈簧夾頭組件包括彈簧夾頭、夾頭螺母，彈簧夾頭位于變幅桿前端的錐形內孔中，且與變幅桿螺紋連接，彈簧夾頭用于裝夾刀具，夾頭螺母用于將刀具和彈簧夾頭緊固在變幅桿端部并旋緊；所述連接組件包括前殼體、連接軸、軸承、滾珠軸承、墊片、端蓋，前殼體為圓筒形結構，前殼體一端部有外螺紋與氣鉆后端殼體螺紋連接，前殼體另一端與端蓋連接，端蓋內側與滾珠軸承之間加裝墊片,滾珠軸承位于無線輸電初級一側，軸承位于預緊壓板一側，連接軸一端與變幅桿螺紋連接，連接軸另一端與氣鉆后端動力總成連接，并通過導線與超聲波發生器連接，組成超聲振動氣鉆。...

【技術特征摘要】
1.一種基于旋轉式無線電能傳輸的超聲振動氣鉆，其特征在于:包括旋轉式無線輸電組件、超聲換能組件、變幅桿、彈簧夾頭組件、連接組件,所述旋轉式無線輸電組件包括無線輸電初級、無線輸電次級，無線輸電初級與無線輸電次級為兩個結構相同、中間有軸向孔的環槽形鐵心，環槽內分別安裝初級繞組和次級繞組，用來實現兩個相對轉動構件間的無線電能傳輸，無線輸電次級安裝在變幅桿上且與變幅桿過盈配合，并通過變幅桿上的小孔用導線與超聲換能組件連接，無線輸電初級通過緊定螺定緊固在前殼體上且與變幅桿間隙配合，無線輸電初級通過氣鉆前殼體、后殼體上的小孔用導線與超聲波發生器連接；所述超聲換能組件包括預緊壓板、二個壓電陶瓷片、二個厚電極、絕緣套,預緊壓板安裝在變幅桿上，二個壓電陶瓷片和二個厚電極相互隔開套裝在絕緣套上位于預緊壓板的側面，絕緣套套裝在變幅桿上并隨變幅桿一起旋轉，壓電陶瓷片為圓環形結構，厚電極為中間有圓孔的銅片，外徑上有二個對稱的矩形凸塊用于焊接導線；所述變幅桿為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田錫天，耿俊浩，其他發明人請求不公開姓名，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61